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针对重液态金属堆地震安全的三维环状水箱的CFD晃动现象分析

发布时间:2021-08-09 06:13
  在地震激励作用下,部分填充的核反应堆中的重液金属(HLM)将会运动,这种行为被称为晃动。快堆是第四代先进的核反应堆类型之一。在地震条件下,池式快堆主容器中的自由液面可能会晃动高达几米的高度,这将会对主容器壁造成冲击载荷。在本研究中,使用ANSYS-CFX(16.0版本)软件分别研究了在地震激励下三维环形储液罐中有无阻碍的情况下的液体晃动行为。为了在部分充满液体的容器中模拟三维不可压缩的粘性两相流,使用了基于有限体积法的流体体积法(VOF)。通过使用表达式,外部地震激励被水平地施加在储液罐的x方向上。模拟使用控制时间变量法共进行了 10s。本工作的目的是通过计算研究地震频率对环形储罐快速反应堆主容器的抗震性能的影响,以检查冲击压力相对于不同位置的变化对晃动现象影响。研究分为储液罐中有无档板两种情况,用罐内液体的固有频率进行地震激励。分析表明,如果储液罐受到共振激励,则液体晃动将变得很剧烈,壁面上的冲击压力会加剧。结果表明,在储液罐内有垂直挡板的情况下,在每个截面中观察到自由表面的线性运动。罐壁不同位置的压力随时间变化也通过某一确定点来测量研究. 

【文章来源】:华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】:69 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
摘要
ABSTRACT
CHAPTER 1. INTRODUCTION
    1.1 INTRODUCTION
    1.2 BACKGROUND
    1.3 LITERATURE REVIEW
        1.3.1 Theoretical analytic method
        1.3.2 Numerical method
        1.3.3 Experimental method
    1.4 OBJECTIVE WORK AND STRUCTURE OF THE THESIS
        1.4.1 Objective work
        1.4.2 Structure of the thesis
CHAPTER 2. THEORY AND PHYSICAL MODEL
    2.1 LINEAR WAVE THEORY
        2.1.1 Free surface representation
        2.1.2 Fluid structure interaction (FSI)
    2.2 PHYSICAL MODEL
        2.2.1 Motion of the tank
        2.2.2 Sinusoidal motion of tank
        2.2.3 Tank with baffle
    2.3 GOVERNING EQUATIONS
CHAPTER 3. CFD MODEL AND VALIDATION
    3.1 COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS (CFD)
    3.2 CFX THEORY
    3.3 ANSYS-CFX MODELING
        3.3.1 Ansys-CFX setup
    3.4 CFD VALIDATION
        3.4.1 CFD Validation
        3.4.2 Simulation set-up
CHAPTER 4. SIMULATION RESULTS AND DISCUSSION
    4.1 PRESSURE VARIATION ON THE RIGHT WALL OF THE ANNULAR TANK ATDIFFERENT LOCATIONS
    4.2 CASE 1 WHEN ANNULAR TANK SUBJECTED TO SEISMIC EXCITATION OFNATURAL FREQUENCY (f_n)
    4.3 CASE 2 WHEN ANNULAR TANK SUBJECTED TO SEISMIC EXCITATION OF 0.5TIMES OF NATURAL FREQUENCY(0.5f_n)
    4.4 CASE 3 WHEN ANNULAR TANK SUBJECTED TO SEISMIC EXCITATION OF 1.5TIMES OF NATURAL FREQUENCY(1.5f_n)
    4.5 SUMMARY OF RESULTS PRESSURE VARIATION WITH TIME
CHAPTER 5. CONCLUSIONS AND FUTURE WORK
REFERENCES
ACKNOWLEDGEMENTS
NOMENCLATURES


【参考文献】:
期刊论文
[1]SIMULATION OF TANK SLOSHING BASED ON OPENFOAM AND COUPLING WITH SHIP MOTIONS IN TIME DOMAIN[J]. LI Yu-long, ZHU Ren-chuan, MIAO Guo-ping, FAN Ju State Key Laboratory of Ocean Engineering, School of Naval Architecture, Ocean and Civil Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China.  Journal of Hydrodynamics. 2012(03)



本文编号:3331534

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