双圆柱轴向流固耦合数值模拟

发布时间：2024-04-01 19:08

　　核反应堆中的流固耦合现象与核装置安全息息相关,堆芯中流体轴向冲刷引起燃料棒小幅度振动,由于燃料棒束紧密布置,振动会对燃料棒造成重要危害,发生几次骇人听闻的核安全事故后,人们对流固耦合问题逐渐重视起来。本文中圆柱簇为一支弹性和一支刚性圆柱体并排摆放,在入口湍流度(T_u)为0.7%-5.0%和无量纲流速变化范围为2.04-9.67时,研究入口湍流度对弹性圆柱振动的振幅、振动模态、无量纲振动频率的影响。基于ANSYS Workbench中System Coupling耦合模块,本文应用Fluent和Transient Mechanical瞬态力学求解器,求解了一支弹性、一支刚性圆柱体并排布置的轴向流固耦合问题,流体控制方程为任意拉格朗日欧拉形式的N-S方程,湍流模型为大涡模拟(LES)模型,亚格子尺度模型为WALE模型,结构动力学方程为欧拉-伯努利梁方程。通过数值模拟得到了无量纲振动频率(f)随无量纲速度(U)的变化关系以及发生不稳定性振动的临界速度,与实验结果吻合很好。随着无量纲速度增加,弹性圆柱体依次经历亚临界振动、屈曲、屈曲与颤振混合振动以及完全颤振四个阶段。当弹...

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景和研究意义
    1.2 圆柱体轴向流致振动的研究现状
        1.2.1 圆柱体轴向流致振动的理论研究
        1.2.2 圆柱体轴向流致振动的实验研究
        1.2.3 圆柱体轴向流致振动的数值模拟研究
    1.3 本文主要研究内容
第2章 数值方法及模型验证
    2.1 引言
    2.2 湍流模型
    2.3 圆柱体振动模型
    2.4 流场与结构耦合算法
    2.5 流固耦合模型验证
        2.5.1 几何模型
        2.5.2 网格无关性验证
        2.5.3 数值模拟结果验证
    2.6 本章小结
第3章 入口湍流度对弹性圆柱体亚临界振动的影响
    3.1 引言
    3.2 入口湍流度对弹性圆柱体振动振幅的影响
    3.3 入口湍流度对弹性圆柱体振动模态的影响
    3.4 入口湍流度对弹性圆柱体振动频率的影响
    3.5 本章小结
第4章 入口湍流度对弹性圆柱体不稳定振动的影响
    4.1 引言
    4.2 入口湍流度对弹性圆柱体屈曲振动特性的影响
        4.2.1 入口湍流度对屈曲振动位移的影响
        4.2.2 入口湍流度对屈曲振动频率的影响
    4.3 入口湍流度对弹性圆柱体屈曲与颤振混合振动特性的影响
        4.3.1 入口湍流度对屈曲与颤振混合振动位移的影响
        4.3.2 入口湍流度对屈曲与颤振混合振动频率的影响
    4.4 入口湍流度对弹性圆柱体完全颤振振动特性的影响
        4.4.1 入口湍流度对完全颤振振动位移的影响
        4.4.2 入口湍流度对完全颤振振动频率的影响
    4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3945169