考虑流固耦合效应的核电厂关键设备非线性动力学计算软件的研发

发布时间：2020-06-09 12:25

【摘要】：核电厂在运行时,其内部结构的振动是不可避免的。甚至在极端情况下还可能遭到地震等外部灾害,各结构之间相互碰撞,甚至发生变形。同时流体对结构的运动变形有着很大的影响作用,使得结构振动表现为强烈的非线性运动。因此研究事故工况(如地震事故)下的流固耦合效应,开发专用于核电厂关键设备非线性动力学计算软件很有必要。 在核电厂关键设备中,反应堆控制棒落棒时间的计算和乏燃料贮存格架流固耦合特性的研究十分重要。本文分析控制棒组件落棒物理机制,考虑流固耦合特性效应、落棒过程部件所受到的流体阻力、控制棒组件与控制棒导向管之间的接触-碰撞对整个落棒时间的影响。开展乏燃料水池格架振动分析,研究地震条件下格架运动对格架与池壁、格架与格架间隙内流体流动的影响,及流体作用于格架的附加质量与附加阻尼等动力学特性参数,提出乏燃料水池与格架间流固耦合理论模型。本文分析了弹性结构在流体激励下的横向振动方程,并运用Newmark-β法进行数值解析；分析了弹性结构在流体中所受到的流体阻力、计算方法,以及间隙对结构所受到的流体阻力的影响；将改进后的Hertzdamp模型应用到控制棒组件与控制棒导向管、乏燃料水池贮存格架与格架、格架与水池壁之间的碰撞问题。并在理论分析的基础上,建立和推导了核电厂结构非线性动力学计算方法,基于FORTRAN程序,开发了适用于核电厂控制棒组件落棒时间计算和乏燃料水池中贮存格架的地震响应分析的非线性动力学分析软件。 通过对这两个实例的计算,并与相关试验数据对比,验证了本文所提理论分析、计算方法和程序是适用、可靠的,本程序可以用来计算类似于控制棒落棒时间计算、乏燃料水池中贮存格架的地震响应分析等核电厂关键设备非线性动力学问题。
【图文】：

图2. 2乏燃料水池C存格架及分布图由于乏燃料组件外运燃料处理厂的复杂性，，在有限的水池空间内布置了尽可多地存c乏燃料组件，以期在一定数量的燃料循环周期内无需外运乏燃料。采高密度燃料c存格架可以最大限度地利用乏燃料C：存水池，提高电站的经济效。由于乏燃料C存水池空间有限，为达到乏燃料It存水池可存C一定数量燃料

图5. 1乏燃料水池c存格架分布图事故工况下，乏燃料水池忙存格架在地震载荷下发生横向振动，并与流体相作用。将存格架作为弹性体建立横向运动方程，如下式所示, 、5^Ui(t) 5Ui(t)(PjVi + mai)价 2 + (Ci + Cai) + kiUi(t) = Pi(t) + Fci(t) + F^.(t)
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM623.4

【参考文献】

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1 唐时军;唐驾时;欧耀辉;;竖向地震作用下的结构TMD控制分析[J];湖南理工学院学报(自然科学版);2006年03期

2 王万惠;陆道纲;;快堆燃料组件抗震分析流体附加质量计算方法研究[J];原子能科学技术;2008年S2期

3 刘继国;肖宏伶;王伟成;;10MW高温气冷堆乏燃料元件的贮存[J];原子能科学技术;2006年02期

本文编号：2704685