稳压器波动管的热应力分析

发布时间：2020-09-11 21:59

　　 反应堆冷却剂系统压力边界是电站安全的一道关键屏障,其结构完整性必须得到保证。稳压器波动管连接反应堆冷却剂系统主管道和稳压器,属于反应堆冷却剂系统的关键性一回路压力边界段,属核安全一级管道。流场、热场与结构的相互作用产生的应力,热应力以及热疲劳是影响反应堆冷却剂管道热管段的原因之一。本论文主要利用ANSYS有限元软件完成对稳压器波动管的热与结构耦合分析、模态分析、以及热流结构耦合分析和对AP1000反应堆冷却剂管道热管段流热结构耦合分析。通过软件建立稳压器波动管以及AP1000反应堆冷却剂管道热管段的模型,赋予模型其实体材料的相关参数如弹性模量、泊松比、导热系数等,对模型施加工作载荷(主要是温度和压力)和相关的约束进行管路的流固热耦合分析,通过软件的计算结果来分析波动管的受力特征,预测出最大应力的位置,并结合模型产生的位移特征分析波动管以及热管段的破损失效特点。正常工况,波动管工作于高温和高压环境之下。高温与高压都可能导致波动管管壁产生较大的应力,为分析波动管产生应力的主要环境因素,本文首先对波动管进行热与结构的耦合场分析。计算预测了稳压器波动管在正常的工作条件下受到的热应力最大的位置,及波动管最大变形的位置。利用CFD有限元软件分别对波动管进行流固耦合分析计算以及热流固耦合分析计算。计算结果显示,流固热耦合分析得到的管壁受到的最大应力要比正常仅考虑流固耦合分析得到的数据大的多,而流场变化不大。考虑到流场、热场以及结构的相互作用更符合压水堆稳压器波动管的正常工作下的实际情况,此研究可为水堆稳压器波动管的安全设计提供了更为符合实际理论参考数据。利用CFD对AP1000反应堆冷却剂管道热管段进行了流固耦合分析和流固热耦合分析,计算结果显示,流固热耦合分析得到的热管段管壁受到的最大应力要比正常仅考虑流固耦合分析得到的数据大三个数量级,而流场变化不大。
【学位单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TL353.1

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本文编号：2817228