超临界水堆燃料棒束流致振动特性研究

发布时间：2022-12-11 11:30

　　超临界水冷堆是一种第四代反应堆设计,使用超临界水作为工作流体。由于超临界水堆的结构简单且具有较高的热效率,因而成为了备受关注的新一代核反应堆系统。然而与其他第四代核能系统不同,世界上从未建设过任何类型的超临界水堆。考虑到超临界水堆在商业化的道路上必须经过“实验堆建设”这一重要阶段,因此开展与实验堆相关的技术研究具有非常重要的意义。为了进行实验堆技术研究,欧盟计划建立一个超临界实验回路以实现在超临界水环境下对燃料棒的传热性能和材料抗腐蚀能力进行研究。然而当超临界水流过燃料棒时可能诱发其发生振动,使得燃料包壳出现疲劳现象而破损。为了得到振动的特性以及评估燃料包壳的应力等级,需进行相关的流致振动实验和数值计算工作。本文首先通过CFD软件对燃料棒周围的流场进行了计算,发现：由于定位绕丝的存在,使得流体在棒束通道内的流动存在着较强烈的搅混效应,增加了各个子通道之间的横向流,而这种横向流动又会影响到燃料棒的稳定性。之后,通过实验方式对燃料棒的流致振动行为进行了研究,发现：在设定流量下不存在流体弹性不稳定产生的大幅振动,只存在由湍流边界层内压力脉动而引起的随机小幅振动,且在频域范围内,振动能主要集中... 

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 漩涡脱落诱发振动
        1.2.2 湍流激振
        1.2.3 流体弹性失稳
    1.3 本文主要工作
    1.4 本文创新点
第2章 理论基础及软件介绍
    2.1 引言
    2.2 轴向流动中圆柱体的流致振动方程
    2.3 模态分析理论
    2.4 功率谱密度
        2.4.1 自相关函数
        2.4.2 自功率谱密度函数
    2.5 FLUENT软件简介
        2.5.1 FLUENT软件的特点及计算步骤
        2.5.2 流体力学控制方程
    2.6 本章小结
第3章 燃料棒的湍流激振特性研究
    3.1 实验段简介
    3.2 研究方案
    3.3 实验有效性分析
    3.4 实验参数设定
    3.5 组件盒内的流场计算
        3.5.1 网格划分
        3.5.2 计算结果分析
    3.6 燃料棒模态分析
    3.7 实验回路及测量系统
        3.7.1 测量装置选取
        3.7.2 实验段结构设计
        3.7.3 测量偏差校准
        3.7.4 燃料棒流致振动实验回路
        3.7.5 实验数据采集系统
    3.8 实验结果处理
    3.9 数值计算与结构评定
    3.10 本章小结
第4章 泄漏流诱发燃料棒振动现象研究
    4.1 研究对象介绍
    4.2 实验结果分析
        4.2.1 数据预处理
        4.2.2 数据有效性验证
        4.2.3 谱分析
        4.2.4 统计分析
        4.2.5 燃料棒有效位移的计算和比较
    4.3 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
攻读硕士学位期间参加的科研工作
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]二维圆柱涡激振动的数值模拟[J]. 何长江,段忠东.  海洋工程. 2008(01)
[2]两向自由度低质量比圆柱体涡激振动的数值计算[J]. 黄智勇,潘志远,崔维成.  船舶力学. 2007(01)
[3]超临界水冷堆开发现状与前景展望[J]. 李满昌,王明利.  核动力工程. 2006(02)
[4]超声波电机振动模态有限元分析[J]. 莫岳平,胡敏强,徐志科,金龙,顾菊平,王心坚.  中国电机工程学报. 2002(11)
[5]核反应堆流体诱发振动问题综述[J]. 李笑天,厉日竹,何树延.  工程力学. 2002(04)

硕士论文
[1]矩形通道中单块柔性平板流固耦合实验研究[D]. 赵玉静.华北电力大学（北京） 2010
[2]管束流致振动与噪声特性研究[D]. 周国成.哈尔滨工程大学 2010



本文编号：3718701