5×5棒束定位格架流致振动特性研究

发布时间：2024-05-15 02:31

　　通常在核反应堆堆芯设计中，棒束燃料元件应用比较广泛。在高速流动的冷却剂中，很多组燃料组件竖直地排列，每个组件中，通常利用几组定位格架对燃料棒束进行定位，格架的存在，改变了通道中的流场，流体的高速流动可能会使棒束燃料元件产生振动，这种流固耦合振动会导致燃料元件的碰撞甚至破坏。 本文以核反应堆中的棒束燃料堆芯元件为应用背景，研究带有定位格架的棒束燃料元件的流固耦合振动行为。采用混合网格技术对棒束通道流体域进行了网格划分，通过利用CFD方法计算棒束通道的流场，并与试验结果进行了比较，验证数值计算的准确性，得出如下结论：燃料棒的固有频率随流速的增大而降低，不同约束条件下，对棒束的振动特性有很大影响，定位格架对下游流场有强烈的扰动作用，相同流速下棒束不同位置的动态响应不同。流体未经过定位格架时流体的横向速度的数值计算值与实验值都接近于零；经过定位格架后产生横向速度，之后向下游流动过程中横向速度的计算值与实验值都逐渐衰减，到接近下一个格架时，都接近于零。双弹簧的迎流面积大，对轴向速度有较强的阻碍作用，使得格架附近的速度波动较大。搅混叶片对轴向速度有协调平均的作用。 分析了不同流速对燃料棒振动的影响...

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 国外研究现状
    1.3 国内研究现状
    1.4 圆型结构流致振动研究现状
        1.4.1 输流管道流固耦合振动研究现状
        1.4.2 圆柱结构流固耦合振动研究现状
    1.5 本文的主要内容
第2章 流致振动的相关机理及研究方法
    2.1 流致振动的基本原理
    2.2 流致振动的诱发机理
    2.3 流固耦合的分类及研究方法
    2.4 流体力学有限元分析
    2.5 本章小结
第3章 轴向流动中棒束流致振动的分析理论
    3.1 棒束表面速度势
    3.2 无粘流体对棒的作用力
    3.3 流体粘性的影响
    3.4 棒的运动方程
    3.5 本章小结
第4章 流场力对结构影响研究
    4.1 单向流固耦合方法简介
    4.2 流场的数值分析
        4.2.1 模型简化
        4.2.2 混合网格的连续性
        4.2.3 计算网格的敏感性分析
    4.3 流场数值模拟与实验结果对比分析
    4.4 结构场的求解及分析
        4.4.1 接触类型的选择
        4.4.2 弹性约束的确定
        4.4.3 燃料棒的振动模态分析
        4.4.4 搅混叶片振动模态分析
    4.5 流体力作用下棒束的位移变化
    4.6 本章小结
第5章 棒束流致振动响应研究
    5.1 双向流固耦合方法简介
    5.2 恒定速度对棒束流致振动的影响
    5.3 随机波动对振动的影响
    5.4 周期波动对振动的影响
    5.5 叶片对振动的影响
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢



本文编号：3973768