在天然气输送管路、输水输油管路、进站管路以及各种液体化工材料输送管路系统的运行过程中,由于管道输送流体的温度不均匀而产生的管道热疲劳失效问题多有发生,造成了许多事故与损失。因此针对T型管道热疲劳失效问题,本文在不同射流工况下,应用LES方法对T型管道的流动与传热问题进行了热流耦合研究,并提出在T型管道混合区域中添加SK型混合器,用以削弱混合过程的温度波动,降低热疲劳失效的可能性。研究结果表明:T型管道的结构与流速对冷热流混合过程中的壁面温度波动具有较大影响,偏转射流工况下以及3:1管径比条件下,无附加结构的T型管道壁面温度波动最小、管道热疲劳失效的可能性最低;填充SK型混合器有利于减少汇流管道壁面温度波动,并且在壁面射流工况下以及3:1管径、-25°C温差条件下,SK型混合器减缓汇流管道壁面热波动的效果最好;SK混合器嵌入深度对削弱T型管道内壁热波动有着较大影响,而SK混合器叶片数对削弱T型管道内壁热波动的影响较小,-115mm嵌入深度带有3个叶片的SK型混合器削弱T型管道热波动效果最佳。本文从理论上阐述了热波动的机理,对T型管道的流动与传热问题进行了数值模拟,并提出了一种新型管道结构来削弱冷热流混合过程中的热波动,对于探究T型管道内热混合现象、热波动机理,对于提高流体混合效率,对于我们了解、预防和削弱T型管道热疲劳现象以及优化管道设计和运行参数等,都具有着重大的科学意义和实际意义。