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喷管处于几千K的高温工作环境中，其热分析工作是不可忽略的，国外投入大量的人力物力进行研究，Melia P.F等对喷管热分析进行深入细致的工作。但值得指出的是，有关喷管热分析的文献大都是综述性的报导，结合具体的工作结构及分析所用的具体材料性能等详实内容大都未提及。六十年代以来，我国开始发展喷管的热结构、热防护设计和相应的分析工作也得到充分重视。涉及喷管热分析方面的工作的综述也有文献报导。何洪庆等对喷管的热传导、喷管喉衬部件以及喷管热分析试验做了相关分析研究工作。以上提及的研究工作对于喷管零部件热分析在理论方面比较深入，并有充分的试验配合，而对于整个喷管的热应力分析结合工程实际十分紧密的研究却相对较少。
本文为实现热流固耦合，将运用Fluent、Steady-State和Static Structure这三个模块进行分析。首先进行Fluent和Steady-State的热流双向耦合，利用System Coupling模块设置双向耦合，在Fluent里，设置能量方程打开，由于气流是一种高温高压高雷诺数的流体，所以选择k-epsilon粘性模式，并且在Fluent里设置流体与结构之间的流固耦合面，Steady-State里也要设置好结构与流体之间的流固耦合面。进行热流双向耦合之后，将Steady-State得到结构上的温度场分布，再将热场计算结果导入到Static Structural模块，进行热应力分析。
对于热流耦合分析及后面的温度载荷作用下的结构热应力分析，对喷管结构进行一些必要的简化，删除螺栓连接孔等。由于模型的对称特性，只分析一半模型，对称面上施加对称边界条件。由于喷管在工作时结构中存在着高温情况，故采用M247弹塑性材料本构进行弹塑性非线性问题计算。
通过对喷管热应力的分析，首先进行流固耦合分析，得到喷管整体结构的温度场分析，看到喷管的温度场在转动板稍微向上的外壳附近存在着明显的温度梯度，热应力的产生来源一种是结构中存在着明显的温度梯度，另外就是在结构约束的地方存在热应力。
一般而言，温度梯度越大，约束越强，结构的热应力值则越大，按照线弹性理论分析，则会出现有些结构部件会失效的情况，然而这与实际情况不符合，因此需要对喷管结构的热应力分析进行弹塑性本构材料的热应力分析，弹塑性材料的热应力分析结果表明，喷管在温度梯度大的地方，以及在温度梯度较大并存在约束的地方的等效热应力值超过了材料的屈服极限，但是小于材料的抗拉强度，说明喷管结构局部进入塑性变形区，结构并没有发生破坏。
并且分三种模型分别考虑温度场和考虑温度场及气动载荷共同作用下的仿真，仿真结果表明，导流板的下移之后，喷管结构的温度场有一定的下降，并且考虑弹塑性热应力仿真分析表明，随着温度场的下降，结构的弹性等效应力下降。
在原始模型和下降2mm的模型仿真后喷管在气动载荷和温度载荷作用下结构的最大位移出现在导流板上，而导流板下降4mm后的仿真表明，结构的最大位移还是受温度场的影响明显，出现在喷管外侧板的顶端，导流板处的位移变形也较明显，最大为8.5mm。
由于喷管局部进行塑性区域，就需要考虑多次工作情况下，结构的疲劳寿命分析。或者对喷管承受热应力较大的区域，设置热防护层或者其他措施，以降低该区域的温度梯度，从而实现提高喷管运行时可靠性设计的要求。
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