快堆燃料组件抗震分析二维流固耦合理论与试验研究

摘要

浸没在液钠中的快堆堆芯燃料组件在地震作用下发生振动,可能导致堆内构件的损坏失效,从而影响反应堆结构完整性和安全性。堆内冷却剂流体使该振动表现为强烈的非线性,因此,研究地震引起的流固耦合效应对快堆抗震分析十分重要。本文主要通过流固耦合振动试验研究,模拟燃料组件在流体环境下的振动响应,观察流体对燃料组件振动的相互影响,得到流体对组件固有频率、阻尼、附加质量和附加阻尼的影响。并在本文中建立了与振动试验相对应的新的燃料组件流固耦合计算模型,最后通过理论值与试验值的比较证明该理论计算模型是准确的,可工程化应用。这为数值化分析快堆燃料组件的流固耦合效应提供试验数据和理论依据。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

1.1 课题的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.1 国内研究现状

1.3 本课题研究内容及创新

第二章 流固耦合模型与理论分析

2.1 流固耦合模型

2.1.1 快堆堆芯简要介绍[24]

2.1.2 二维流固耦合模型

2.2 流固耦合作用力分析

2.2.1 单根组件在无限大流体中流固耦合作用力分析及流体耦合系数

2.2.2 两根组件在窄缝下流固耦合作用力分析及流体耦合系数

2.2.3 三根组件在窄缝下流体作用力分析及流体耦合系数

2.2.4 多根组件模型在窄缝下流固耦合作用力分析

2.3 本章小结

第三章 流固耦合效应振动试验

3.1 运动方程及参数[32,33]

3.2 试验模型与振动测量技术

3.2.1 试验模型制作与描述

3.2.2 测量流程与软硬件配置

3.2.3 振动测量方法[34]

3.3 本章小结

第四章 振动试验过程与结果

4.1 试验参数

4.2 单根组件在空气中的试验

4.2.1 劲度系数k*1=1600下的1、2号组件试验

4.2.2 劲度系数k*2=2240下的2号组件试验

4.2.3 劲度系数k*3=4800下的2号组件试验

4.3 单根组件在无限大水中的试验

4.3.1 劲度系数k*1=1600下的1、2号组件试验

4.3.2 劲度系数k*2=2240下的2号组件试验

4.3.3 劲度系数k*3=4800下的2号组件试验

4.4 两根组件窄缝间隙模型在水中的1号组件试验

4.5 三根组件窄缝间隙模型在水中的2号组件试验

4.5.1 劲度系数k*1=1600下的2号组件试验

4.5.2 劲度系数k*2=2240下的2号组件试验

4.5.3 劲度系数k*3=4800下的2号组件试验

第五章 结果总结与分析

5.1 振动频率总汇

5.2 振动频率与减幅系数测试结果分析

5.2.1 单根组件在空气和无限大水域中的振动试验结果分析

5.2.2 同一振动系统下两根组件窄缝试验与三根组件窄缝试验结果分析

5.2.3 不同振动系统下三根组件窄缝试验结果分析

5.3 流体附加质量和附加阻尼的理论与试验的对比分析和验证

5.3.1 单根组件模型在水中试验值与理论值分析

5.3.2 两根组件窄缝模型在水中试验值与理论值分析

5.3.3 三根组件窄缝模型在水中试验值与理论值分析

5.3.4 多组件窄缝模型在水中理论值与简化模型理论值对比分析

5.4 本章小结

第六章 结论及展望

参考文献

致谢

在校期间发表论文和参加科研情况