蒸汽发生器传热管双向流热固耦合数值分析
发布时间：2021-02-13 06:40
蒸汽发生器传热管在一、二次侧载荷作用下发生变形,传热管的变形又会反作用影响一、二次侧流动,本文以大亚湾核电站蒸汽发生器为研究对象,根据相似原理,不考虑支撑板的影响,建立单元管简化物理模型。借助Workbench平台,实现计算流体力学软件CFX与计算结构力学软件Transient Structual之间数据的双向传递,得到蒸汽发生器预热段单相流动区域和沸腾段两相流动区域流固相互作用下流体域热工水力参数和传热管位移、机械应力、热应力及总应力的变化规律。对于预热段,传热管在压力载荷作用下以及压力载荷与温度载荷共同作用下向第三象限偏移。沿高度方向,传热管内外侧温差减小导致热应力不断减小,机械应力与总应力先增加后减小,应力为矢量,总应力不等于热应力和机械应力代数和,随负荷降低,载荷降低,相同高度热应力、机械应力与总应力减小。沿壁厚方向,热应力先减小后增加,机械应力逐渐减小,总应力逐渐增加,随负荷降低,载荷降低导致相同厚度热应力、机械应力和总应力减小。沿圆周方向,传热管内外侧温差周期性变化导致热应力周期性变化,传热管的偏移导致机械应力与总应力关于偏移方向对称分布,随负荷降低,载荷降低,相同角度处,...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
核电站简化原理图
藏的能量通过裂变释放出来，并进行和平利用。核能的和平利用是上世纪人类最杰出的成就之一，对社会的进步起到了巨大的推进作用。核能被认为是唯一可以替代常规能源的安全、可靠、清洁的能源。核电是生产和生活中核能的主要应用形式[2]。1.1.1 研究意义自从 1954 年第一座核电站建成以来，核电的发展十分迅速，到 2009 年底，正在运行的核电机组有四百多座，大多数为第二代核电。压水堆核电站主要由反应堆、一回路、二回路、循环水系统、发电机、输配电系统和辅助系统组成，核电站简化原理图示于图1.1。一回路为反应堆冷却系统，一回路内的高温高压水，由冷却剂泵输运，流经堆芯并吸收堆芯所释放出的热量，之后进入蒸汽发生器，通过传热管，将热量传递给二次侧给水，然后含硼水由冷却剂泵送回反应堆。二回路为蒸汽和动力转换系统，由汽轮机、凝结水泵、给水泵、给水加热器、除氧器等设备组成，给水在在蒸汽发生器内吸收一回路所传递的热量而变成微过热蒸汽，推动汽轮机做功[2]。
图 2.1 近壁区域流速分布 图 2.2 壁面区域计算方法图 2.3 壁面区域流速分层结构 图 2.4 T 与 y 的关系在壁面区，法向距离与速度无量纲处理方法为：py uy 或1 4 1 2py C ky wu uuu ： y 为距离无量纲参数；y 为第一个节点到壁面的距离，m；u 为速度无量
【参考文献】：
期刊论文
[1]正方形顺排排列四圆柱流致振动响应研究[J]. 及春宁,陈威霖,徐万海. 振动与冲击. 2016(11)
[2]两相流模型在直流蒸汽发生器热工水力分析中的比较研究[J]. 刘建阁,陈军,孙吉良,赖诚. 原子能科学技术. 2016(03)
[3]高温气冷堆蒸汽发生器管板温度场与应力场分析[J]. 邵海磊,刘彤,王珂,刘遵超,刘敏珊. 化工设备与管道. 2015(06)
[4]基于双向流固耦合的混流泵叶轮力学特性研究[J]. 李伟,杨勇飞,施卫东,季磊磊,蒋小平. 农业机械学报. 2015(12)
[5]传热管流体诱导振动特性的数值研究[J]. 冯志鹏,臧峰刚,张毅雄. 原子能科学技术. 2014(10)
[6]汽车排气管流固耦合应力计算[J]. 丰程岚,闫伟,傅松. 内燃机与动力装置. 2014(05)
[7]多相流作用下水下刚性跨接管流致振动特性数值模拟方法研究[J]. 马亚成,唐文勇,王晋. 船海工程. 2014(04)
[8]蒸汽发生器传热管束过冷沸腾区两相流动数值模拟[J]. 王成龙,丛腾龙,田文喜,秋穗正,苏光辉. 原子能科学技术. 2014(08)
[9]弹性管涡致振动的理论模型与数值模拟[J]. 冯志鹏,臧峰刚,张毅雄,余晓菲,叶献辉. 应用数学和力学. 2014(05)
[10]基于流固耦合的蒸汽发生器换热管结构应力分析[J]. 孙宝芝,郑陆松,韩文静,张国磊,刘尚华. 化工学报. 2014(S1)
硕士论文
[1]考虑关联结构的气缸盖热—流—固耦合仿真分析[D]. 杨松林.北京理工大学 2016
[2]内外充液换热管流体诱导振动双向流固耦合作用机理的数值模拟研究[D]. 朱雨.南昌大学 2015
[3]内外流共同作用下立管流固耦合振动数值模拟[D]. 马粤.西南石油大学 2015
[4]基于弱流固耦合方法的换热器流体诱导振动失效分析[D]. 王军政.华东理工大学 2011
[5]结构入水问题的流固耦合仿真分析[D]. 陈福.清华大学 2008
本文编号：3032121
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
核电站简化原理图
藏的能量通过裂变释放出来，并进行和平利用。核能的和平利用是上世纪人类最杰出的成就之一，对社会的进步起到了巨大的推进作用。核能被认为是唯一可以替代常规能源的安全、可靠、清洁的能源。核电是生产和生活中核能的主要应用形式[2]。1.1.1 研究意义自从 1954 年第一座核电站建成以来，核电的发展十分迅速，到 2009 年底，正在运行的核电机组有四百多座，大多数为第二代核电。压水堆核电站主要由反应堆、一回路、二回路、循环水系统、发电机、输配电系统和辅助系统组成，核电站简化原理图示于图1.1。一回路为反应堆冷却系统，一回路内的高温高压水，由冷却剂泵输运，流经堆芯并吸收堆芯所释放出的热量，之后进入蒸汽发生器，通过传热管，将热量传递给二次侧给水，然后含硼水由冷却剂泵送回反应堆。二回路为蒸汽和动力转换系统，由汽轮机、凝结水泵、给水泵、给水加热器、除氧器等设备组成，给水在在蒸汽发生器内吸收一回路所传递的热量而变成微过热蒸汽，推动汽轮机做功[2]。
图 2.1 近壁区域流速分布 图 2.2 壁面区域计算方法图 2.3 壁面区域流速分层结构 图 2.4 T 与 y 的关系在壁面区，法向距离与速度无量纲处理方法为：py uy 或1 4 1 2py C ky wu uuu ： y 为距离无量纲参数；y 为第一个节点到壁面的距离，m；u 为速度无量
【参考文献】：
期刊论文
[1]正方形顺排排列四圆柱流致振动响应研究[J]. 及春宁,陈威霖,徐万海. 振动与冲击. 2016(11)
[2]两相流模型在直流蒸汽发生器热工水力分析中的比较研究[J]. 刘建阁,陈军,孙吉良,赖诚. 原子能科学技术. 2016(03)
[3]高温气冷堆蒸汽发生器管板温度场与应力场分析[J]. 邵海磊,刘彤,王珂,刘遵超,刘敏珊. 化工设备与管道. 2015(06)
[4]基于双向流固耦合的混流泵叶轮力学特性研究[J]. 李伟,杨勇飞,施卫东,季磊磊,蒋小平. 农业机械学报. 2015(12)
[5]传热管流体诱导振动特性的数值研究[J]. 冯志鹏,臧峰刚,张毅雄. 原子能科学技术. 2014(10)
[6]汽车排气管流固耦合应力计算[J]. 丰程岚,闫伟,傅松. 内燃机与动力装置. 2014(05)
[7]多相流作用下水下刚性跨接管流致振动特性数值模拟方法研究[J]. 马亚成,唐文勇,王晋. 船海工程. 2014(04)
[8]蒸汽发生器传热管束过冷沸腾区两相流动数值模拟[J]. 王成龙,丛腾龙,田文喜,秋穗正,苏光辉. 原子能科学技术. 2014(08)
[9]弹性管涡致振动的理论模型与数值模拟[J]. 冯志鹏,臧峰刚,张毅雄,余晓菲,叶献辉. 应用数学和力学. 2014(05)
[10]基于流固耦合的蒸汽发生器换热管结构应力分析[J]. 孙宝芝,郑陆松,韩文静,张国磊,刘尚华. 化工学报. 2014(S1)
硕士论文
[1]考虑关联结构的气缸盖热—流—固耦合仿真分析[D]. 杨松林.北京理工大学 2016
[2]内外充液换热管流体诱导振动双向流固耦合作用机理的数值模拟研究[D]. 朱雨.南昌大学 2015
[3]内外流共同作用下立管流固耦合振动数值模拟[D]. 马粤.西南石油大学 2015
[4]基于弱流固耦合方法的换热器流体诱导振动失效分析[D]. 王军政.华东理工大学 2011
[5]结构入水问题的流固耦合仿真分析[D]. 陈福.清华大学 2008
本文编号：3032121
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