管道运输系统作为现代物流运输系统之一,广泛应用于动力、石油、天然气、化上等工业领域以及城市燃气和供热系统中,是现代运输行业的重要组成部分。实际工程中,对于工作状态下的液态流体输送弯管存在以下问题：1)从弯管内部流体的流动规律考虑：弯管内压分布不均,凸边受冲击压力较大、凹边压力较小。2)从加工工艺考虑：在加工过程中,由于弯管凸边承受拉应力而凹边承受压应力,易形成弯管凸边壁厚减薄、凹边壁厚增大的工艺缺陷。由上述问题可知：弯管高压区管壁较薄而低压区管壁较厚。因此,弯管在管道输送网络中相对薄弱,且由于年久失修等囚素,导致管道缺陷问题更加突出,故管道失效事故频发。尤其对压力管道来说,其运输介质多为高温、高压、易燃液体或气体,一旦发生事故,就会造成重大经济损失及人员伤亡。针对上述问题,本文以计算流体动力学为基础,通过CFD软件包(FLUENT)对多种工况下液态流体介质在弯管的流动情况进行数值模拟,据弯管内壁各质点压力值,通过数学拟合软件1stOpt得出弯管内压分布模型；结合塑性力学知识对弯管进行受力分析,根据强度理论对弯管进行壁厚设计；针对不同形式的牛角芯棒,确定其尺寸并进行三维设计,采用有限元软件MSC对牛角芯棒热推弯管的成形过程进行有限元模拟,以得到变壁厚等强度弯管。主要研究内容如下：1)采用FLUENT软件对不同工况下液态介质流经90°弯管时的流动情况进行数值模拟,分析弯管内压模拟结果并总结各参数(入口流速v,出 口压力P0,介质密度ρ,弯管弯曲度k,轴向角度α,环向角度β)对弯管内压的影响规律,结合弯管内壁各质点压力值,利用1stOpt拟合出弯管内压分布模型。2)据弯管内压分布模型,通过塑性力学分析并求解出内压作用下弯管的应力(轴向应力σz、环向σβ、径向应力σγ)表达式,按照第三强度理论对弯管进行壁厚设计。3)通过建立牛角芯棒三维模型(单半径椭圆截面牛角芯棒和以阿基米德螺旋线为中轴线的牛角芯棒)并选择相应的直管管坯尺寸,采用有限元软件MSC.MARC分别对两种芯棒下的热推弯管加工工艺进行数值模拟,比较两种芯棒推制出的弯管壁厚分布规律,最终得出以阿基米德螺旋线为中轴线的牛角芯棒为最佳方案。