T型输流管路是石油化工厂,电子冷却设备和发电厂等管道系统中的主要组件之一,它连接着各种管线,组成复杂的管路系统,常用于混合不同温度的流体。管路中的温度波动也是由主支管中的流体在管路中的热混合现象引起的,当热混合不充分时,管道近壁面流体温度波动增强使管材承受交变的温度载荷,导致管壁承受周期性的热应力,引起壁面的破裂和穿透,最终诱发管道的热疲劳失效,强烈影响着T型管路的结构完整性和使用寿命。有鉴于此,本文通过LES方法结合传热、固体力学单元对T型管路内流体的流动与传热问题进行数值模拟,主要研究结果如下:T型输流管路中,射流工况、支管入射角度、流体温差均会对管内流动与传热产生较大影响,结合温度、速度以及壁面应力分布规律发现,壁面射流工况时管壁的温度波动要小于偏转射流和撞击射流,流体混合区域主要位于管路上壁面,此时的壁面最大应力值亦低于另外两种工况;随着支管入射角度减小,管壁的温度波动也在减小,支管入射角度为30°时的壁面应力值最小,而随之流体混合至稳定状态所需的距离和时间也变长;随着主支管流体温差减小,壁面温度波动呈先减小后增大的趋势,主支管流体温差为20℃时管壁所受热应力最小。在T型管中添加混合器可以在一定程度上减缓壁面的热波动,数值仿真模拟结果表明,壁面射流、支管入射角度45°且主支管温差为20℃是最适宜混合器工作的工况条件,此时壁面的温度波动最小,管壁也不存在高应力集中部位,发生热疲劳失效的可能性最低。研究结果对于深入理解T型管路热疲劳问题的流动与传热本质、减弱工业管路中的热振荡、降低热疲劳失效发生的概率以及保障管路系统安全运行具有重要的现实意义和指导作用。