有限元传热模型的建立,储罐内外筒体之间采用高真空多层绝热,间隙仅68mm,内支承结构只能安置在封头两侧。该内支承结构包括环氧玻璃钢和0Cr18Ni9两种材料,环氧玻璃钢为各向异性。为消除内筒体冷收缩而产生的热应力,储罐内筒体的左端轴向固定,右端轴向自由,轴向冲击载荷主要由左支承结构承受,因此左支承比右支承结构复杂。
径向支承采用高强度、低热导率的环氧玻璃钢管,轴向支承采用环氧玻璃钢垫块间隔的螺栓,其余部分采用低温性能好的0Cr18Ni9.左支承结构尺寸见图1.整个内支承结构能够承受的径向载荷为1320kN,横向载荷为600kN.该问题为稳态热传导问题。由于结构和传热问题的对称性,左右内支承结构各取一半进行研究。内外筒体之间采用了高真空多层绝热,故结构内表面可以认为绝热。取不锈钢管2与内筒体的焊接端面为液氧温度-183℃,外筒体表面与温度为22℃的环境对流换热,对流按自然对流考虑,对流系数为5W,对称边界作为绝热边界处理。
定义材料属性时,考虑玻璃钢和不锈钢0Cr18Ni9的物性参数随温度变化的特性以及玻璃钢各向异性的特点,详见表1.有限元计算中采用右手直角坐标系统,沿储槽长轴方向为Z向,垂直方向为Y向,横向为X向。取用十节点四面体热分析单元,智能划分网格,左支承划分为35465个单元,共60086个节点。右支承划分为19301个单元,共34261个节点。