大型发电机组重要部件的有限元计算

发布时间：2020-10-26 00:15

　　 在核电厂中,蒸汽发生器是正常运行工况下的重要部件之一。蒸汽发生器中的传热管与一、二回路的流体直接接触,除进行热交换外还能防止放射性物质进入二回路损伤核电站中的其他部件,起到了隔离保护作用。另外,蒸汽发生器传热管的换热效率与核电站的功率息息相关,地位十分重要。在核电站的设计制造当中,为了提高蒸汽发生器的换热效率,传热管管壁设计的非常薄。传热管内、外流体的流速非常快且进行热交换过程,恶劣的工作环境极易对传热管造成影响。对蒸汽发生器内传热管的构造特点、抗压性能、防腐能力等方面的要求更加严格。传热管一旦破裂,将会对电站带来巨大的影响,严重时将会导致电站关停。本文第一部分利用有限元软件,以韩国SMART堆蒸汽发生器螺旋管为研究对象,充分考虑温度场的影响和物理场之间的耦合作用,对螺旋管在流-固耦合的基础上耦合热分析。通过模拟计算观察其螺旋管上的应力、应变及位移分布,与流-固耦合进行对比探究温度场对螺旋管的影响。在风电机组中,高速制动器是机舱部件中重要的组成部分,安装在齿轮增速箱的制动器安装支架上,制动盘直接安装在风机主轴上。高速制动器的主要功能是利用油压提供制动力通过摩擦片锁紧制动盘进行制动。在制动工况下制动盘和摩擦片之间接触移动产生热流,热流流入工作表面会使表面结构变形,使制动器不能正常工作[2]。制动盘直接连接在主轴上不易更换,一旦损坏将会造成巨大的经济损失,严重影响风机的效率。所以,对高速制动器进行系统性能分析变得及其必要。本文第二部分考虑摩擦片和制动盘接触面的摩擦生热、热量的传递以及对环境的散热等因素,利用ABAQUS模拟仿真软件对风电机组高速制动器进行热-结构耦合模拟计算。观察制动盘与摩擦片上的等效应力、节点温度随制动时间的动态变化。利用工程算法确定制动过程中的热流密度和对流换热系数,并将计算结果作为载荷边界进行模拟计算。利用以上两种方法得到的热应力结果作为载荷对制动盘进行疲劳分析,对比探究制动盘的疲劳机理。最后对壳体进行应力分析,明确壳体在最大油压载荷情况下所受应力的最大值及所在位置,为以后的优化和设计提供参考。
【学位单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM623;TM31
【部分图文】：

道热交换器。在核反应堆正常运行期间，高温、高压的水沿着壳侧向下流动与管侧??内部向上流动的水进行热交换。蒸汽发生器螺旋传热管的三维简化模型及在流场域??中的三维视图示于图３－１。??１２??

Ａ?１?０６５?２３２?５８３．１３?５５０．９?１４．７０３?７．７５１??Ｂ?２?５０４?１８９?５８３．１２?５６２．２１?１４．７０３?７．８２３??Ｃ?３?８３８?９２６?５８３．１５?５７５．５８?１４．７０７１?８．０２２??Ｄ?５?１１２?３４５?５８３．１５?５７５．５７?１４．７０７?８．０２２??由表３－１可知：基于不同的网格数量所计算的结果存在着一定的差异，当网格??数量少于３８３．８９万时（Ａ、Ｂ项），模拟仿真结果进行对比存在着较大的差别，尤??其是管程流体温度和压力的最大值差异比较明显，而网格数量超过３８３．８９万时（Ｃ、??Ｄ项），模拟仿真结果的差异即可忽略不计。对比计算结果，选择Ｃ项为最佳网格??数量进行模拟。??３．３结果与讨论??在：Ｆｌｕｅｎｔ流体计算模块中，模拟计算得出模型壳程流体温度分布云图和管程流??体温度分布云图，如图３－２所示。??ｅｒｔＵｒｅｅｒｔＵｒｅ??

．＾?Ｗ７Ｉ??－１，４２００ｅ＋０００?，禮．??／ｆ?ｉ?＇??Ｍ?ｉｌ＇ｔ?■－??｜７．１０００ｅ－００１?＂＂?：，！??０．００００ｅ＋０００?’丨…??［ｍ?ｓＡ－１］?ｉ?ｆ?Ｉ??４?ｒ??图３－４流体速度沿ＹＺ坐标面切片分布云图??外，由计算得到的螺旋传热管壳程流体和管程流体的速度分布云图可壳程流体速度自上而下迅速升高，螺旋管管程流体速度自下而上明显人得到的结果一致。与图３?－?３形成对比，流体速度快的区域，流体压力就力就会大，这就是所谓管道内的“伯努利效应”。??Ｓｔｅａｄｙ－Ｓｔａｔｅ?Ｔｈｅｒｍａｌ模块中把流体模块计算得到的温度载荷加载到螺他热边界条件后计算求解得到螺旋管的热通量场分布云图，如图３－５所ｅｒａ?１．３２７?５ｇ７?Ｍｓｘ??
【参考文献】

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本文编号：2856185