热固耦合下反应堆容器热应力和温度场分析
发布时间：2021-11-25 17:04
利用ANSYS有限元分析软件,在流固热固耦合的条件下,对反应堆容器进行温度场的数值模拟,从而得到反应堆功率运行、冷/热态启动和计划停堆时堆容器壁的热应力结果,该结果对于反应堆的安全与正常运行有着非常重要的作用。本文应用ANSYS WORKBENCH软件平台,对反应堆容器的温度场和热应力场进行数值模拟耦合计算,研究的主要内容概括有以下两点。1、应用CFX计算流体软件进行快中子反应堆容器内整个流场的数值模拟,使堆内设备和管道的细化程度在可靠的范围内,以求得到更为精确的结果,得出核电站稳态运行和瞬态运行时冷热钠池的温度场分布。2、在热固耦合的条件下,应用ANSYS有限元分析软件对CEFR主容器壳和保护容器壳分别在稳态运行和瞬态运行载荷作用下进行热应力计算、分析和评价。对于主容器和保护容器结构设计能否满足相关核设备规定的强度要求进行最终说明。综上所述,本文研究的堆容器应力评价较好,在已知的3种工况下工作,其产生的总应力远远低于许用应力,可以完全保证作为一回路压力边界的堆容器的完整性。同时,本文对堆容器壁进行了适当的简化,最终得出设计工况下计算结果包括流体的流场和温度场以及堆容器的热应力场,结合...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 研究背景及意义
1.2.1 流固耦合传热的发展历史
1.2.2 中国实验快堆
1.3 本文研究的主要内容
第2章 数值计算模型
2.1 概述
2.1.1 研究和分析方法——有限元分析法简介
2.1.2 热分析理论
2.1.3 流固耦合计算
2.2 钠池流场物理模型
2.2.1 几何模型建立
2.2.2 物理模型
2.3 堆容器结构体模型
2.3.1 几何模型
2.3.2 物理模型
2.4 模型的简化与模拟假设计算
2.4.1 模型简化
2.4.2 模拟假设计算
2.5 本章小结
第3章 钠池流场的数值模拟
3.1 CFX数值模拟的基本过程
3.1.1 CFD软件简介
3.1.2 计算网格的划分方法
3.1.3 模拟求解条件设置
3.2 钠池流场温度场分析
3.2.1 反应堆冷态/热态启动时温度场变化
3.2.2 反应堆计划停堆时温度场变化
3.3 本章小结
第4章 热固耦合方法求解堆容器热应力
4.1 热固耦合方法数值模拟的基本过程
4.1.1 ANSYS软件简介
4.1.2 热固耦合计算方法
4.2 模拟求解相关设置
4.2.1 模型简化过程
4.2.2 初始条件和边界条件的确定
4.2.3 网格划分
4.3 堆容器结构体温度场与应力场分析
4.3.1 环境温度对于堆容器温度场的影响
4.3.2 反应堆冷/热态启动时堆容器的温度场和应力场
4.3.3 反应堆停堆时堆容器的温度场和应力场
4.4 分析与应力评定
4.4.1 分析与验证
4.4.2 应力评定
4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]AP1000非能动换热器数值模拟[J]. 薛若军,王明远,李朝君,祝贺. 哈尔滨工业大学学报. 2012(11)
[2]自然循环换热器壳侧传热及流动的数值模拟[J]. 薛若军,邓程程,李朝君,王明远. 原子能科学技术. 2012(02)
[3]中国第四代核能技术获得突破[J]. 木子林. 山西能源与节能. 2010(04)
[4]CEFR主容器氩气空间温度分布模拟实验研究[J]. 吴强,张东辉,吴纯良,申凤阳,刘云焰,吕传凤. 中国原子能科学研究院年报. 2009(00)
[5]涡轮机械叶片的流固耦合数值计算方法[J]. 张小伟,王延荣,张潇,裴伟. 航空动力学报. 2009(07)
[6]ANSYS-CFX单向流固耦合分析的方法[J]. 刘志远,郑源,张文佳,司佳钧. 水利水电工程设计. 2009(02)
[7]汽机阀壳瞬态温度场及应力场仿真分析[J]. 李德生,荆建平,孟光. 汽轮机技术. 2008(01)
[8]2006年度中国原子能科学研究院科研活动大事记[J]. 中国原子能科学研究院年报. 2006(00)
[9]热-力耦合下复合材料层合板壳的横向应力分析[J]. 刘敬,邓忠民,张绪虎,耿东兵. 导弹与航天运载技术. 2006(03)
[10]流固耦合应用研究进展[J]. 郭术义,陈举华. 济南大学学报(自然科学版). 2004(02)
博士论文
[1]压力容器的结构分析与安全评估研究[D]. 赵在理.武汉理工大学 2006
硕士论文
[1]基于ANSYS Workbench的流固耦合计算研究及工程应用[D]. 解元玉.太原理工大学 2011
[2]CEFR 堆容器应力分析与评价[D]. 余华金.中国原子能科学研究院 2005
[3]中国实验快堆钠池三维热工水力分析[D]. 许义军.中国原子能科学研究院 2003
本文编号：3518561
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 研究背景及意义
1.2.1 流固耦合传热的发展历史
1.2.2 中国实验快堆
1.3 本文研究的主要内容
第2章 数值计算模型
2.1 概述
2.1.1 研究和分析方法——有限元分析法简介
2.1.2 热分析理论
2.1.3 流固耦合计算
2.2 钠池流场物理模型
2.2.1 几何模型建立
2.2.2 物理模型
2.3 堆容器结构体模型
2.3.1 几何模型
2.3.2 物理模型
2.4 模型的简化与模拟假设计算
2.4.1 模型简化
2.4.2 模拟假设计算
2.5 本章小结
第3章 钠池流场的数值模拟
3.1 CFX数值模拟的基本过程
3.1.1 CFD软件简介
3.1.2 计算网格的划分方法
3.1.3 模拟求解条件设置
3.2 钠池流场温度场分析
3.2.1 反应堆冷态/热态启动时温度场变化
3.2.2 反应堆计划停堆时温度场变化
3.3 本章小结
第4章 热固耦合方法求解堆容器热应力
4.1 热固耦合方法数值模拟的基本过程
4.1.1 ANSYS软件简介
4.1.2 热固耦合计算方法
4.2 模拟求解相关设置
4.2.1 模型简化过程
4.2.2 初始条件和边界条件的确定
4.2.3 网格划分
4.3 堆容器结构体温度场与应力场分析
4.3.1 环境温度对于堆容器温度场的影响
4.3.2 反应堆冷/热态启动时堆容器的温度场和应力场
4.3.3 反应堆停堆时堆容器的温度场和应力场
4.4 分析与应力评定
4.4.1 分析与验证
4.4.2 应力评定
4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]AP1000非能动换热器数值模拟[J]. 薛若军,王明远,李朝君,祝贺. 哈尔滨工业大学学报. 2012(11)
[2]自然循环换热器壳侧传热及流动的数值模拟[J]. 薛若军,邓程程,李朝君,王明远. 原子能科学技术. 2012(02)
[3]中国第四代核能技术获得突破[J]. 木子林. 山西能源与节能. 2010(04)
[4]CEFR主容器氩气空间温度分布模拟实验研究[J]. 吴强,张东辉,吴纯良,申凤阳,刘云焰,吕传凤. 中国原子能科学研究院年报. 2009(00)
[5]涡轮机械叶片的流固耦合数值计算方法[J]. 张小伟,王延荣,张潇,裴伟. 航空动力学报. 2009(07)
[6]ANSYS-CFX单向流固耦合分析的方法[J]. 刘志远,郑源,张文佳,司佳钧. 水利水电工程设计. 2009(02)
[7]汽机阀壳瞬态温度场及应力场仿真分析[J]. 李德生,荆建平,孟光. 汽轮机技术. 2008(01)
[8]2006年度中国原子能科学研究院科研活动大事记[J]. 中国原子能科学研究院年报. 2006(00)
[9]热-力耦合下复合材料层合板壳的横向应力分析[J]. 刘敬,邓忠民,张绪虎,耿东兵. 导弹与航天运载技术. 2006(03)
[10]流固耦合应用研究进展[J]. 郭术义,陈举华. 济南大学学报(自然科学版). 2004(02)
博士论文
[1]压力容器的结构分析与安全评估研究[D]. 赵在理.武汉理工大学 2006
硕士论文
[1]基于ANSYS Workbench的流固耦合计算研究及工程应用[D]. 解元玉.太原理工大学 2011
[2]CEFR 堆容器应力分析与评价[D]. 余华金.中国原子能科学研究院 2005
[3]中国实验快堆钠池三维热工水力分析[D]. 许义军.中国原子能科学研究院 2003
本文编号：3518561
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3518561.html
