基于CFD方法的蒸汽发生器管子支承板水力特性试验规模分析

采用计算流体力学(CFD)方法对不同规模和结构的管子支承板(TSP)试验模拟体的水力性能进行计算模拟。对比分析发现,含1/3和1/2管孔结构的正六边形模拟体阻力特性、流场结构和流量分配特性与原型基本相同,受流道边壁影响最小,可作为试验模拟体的设计结构。     

UMo-Zr单片式燃料板结构改进研究

基于有限元分析软件ABAQUS将燃料包壳和芯体的辐照-热-力本构关系引入数值模拟计算，初步建立了UMo-Zr单片式燃料板堆内热力行为的模拟方法。基于该数值模拟方法，针对均匀辐照的工况，通过改变燃料芯体长度、宽度、厚度3个方向的尺寸和边角的形状，研究芯体结构对辐照后温度场和应力场的影响。研究结果表明，辐照后的温度场和应力场对芯体厚度方向的尺寸变化最敏感；对芯体边角处进行倒角处理能够减小辐照后的米塞斯（MISES）应力峰值。      

几何结构对快堆控制棒组件管脚流动特性的影响

控制棒组件是快堆的重要安全构件，其管脚几何结构对于流动特性具有显著影响。通过水力实验研究了板式节流件管脚的流动特性，并对流体-结构耦合数值模拟方法进行了验证。结果显示：减小节流板厚度、增加连杆直径均可提高管脚节流能力；无量纲厚径比Ha=0.5、连杆直径20 mm的板式节流件管脚具有最优的流动特性。针对板式节流件管脚在实验中存在的缺陷，提出了孔板节流件作为替代方案，经验证，两类管脚速度、压力分布基本一致，该替代方案可行。     

船用离心泵板梁支承动力特性改造分析及实验研究

离心泵是船舶常用动力设备,其板梁支承结构动力特性兲系着设备总体振动水平及振动特征。借助结构有限元仿真分析、设计及振动试验方法,对振动水平较高的某船用离心泵板梁支承结构迚行振动改造设计及试验验证研究。基于ANSYS结构动力学分析程序建立板梁支承结构振动分析模型,分析结构的动态特性,幵与振动试验结果迚行对比验证;基于验证后的振动分析模型,对结构迚行振动优化设计及分析,获得改造后的离心泵板梁支承结构的振动特性;依据改造方案对离心泵板梁支承结构迚行改造,通过振动测试获得结构振动特性;测试结果表明,结构动力特性改造方案可行,优化了结构动力特性,降低了结构总体振动水平。     

工艺参数对燃料板热轧过程影响的模拟研究

利用显示动力有限元法对U_(10)Mo/Al弥散燃料板的轧制过程进行模拟,研究了热轧工艺参数对弥散燃料板芯体轧制变形和接触压力的影响。有限元模拟计算结果表明:轧制速度对燃料板芯体的应变速率有明显影响;轧制过程中燃料板芯体所受的表面接触应力和变形均随压下率的增加而增加;随着摩擦系数的增加,芯体宽展率逐渐降低,而其表面接触压力相应增加。     

基于有限元方法的设备基座阻抗模拟研究

船舶主辅机设备和管路系统都安装在船体基座上,因此基座阻抗是振动噪声研究的重要参数之一。本文提出一种基于有限元的设备基座阻抗模拟方法。该方法利用有限元分析软件建立泵类设备和管路系统的分析模型,采用弹簧单元的刚度、阻尼和质量单元的质量等效模拟船体基座的阻抗特性,缩减有限元分析模型规模,提高计算效率。响应分析计算与试验结果吻合较好,说明提出的阻抗模拟方法有效,可应用于船舶振动噪声设计分析计算。     

用数值模拟方法分析同轴线测量阻抗的有效性

用同轴线方法测量加速器真空室元件的纵向和横向耦合阻抗是目前加速器实验室通常采用的标准方法，该方法的有效性问题是一直被关注的问题之一。不同于文献的讨论分析，本工作用数值模拟测量阻抗过程，分析得到同轴线结构中内导体的设计参数(包括内导体的半径和双内导体的距离)对测量结果的影响。数值模拟结果表明，内导体的设计参数在一定程度上影响测量结果的准确性，但阻抗的频谱特性是真实的。     

基于球床密实实验装置的熔盐堆分流板设计

在熔盐球床堆设计中,为实现堆芯内部燃料球堆积结构的稳定性,需保证堆芯内部的流场均匀分布。研究基于模拟熔盐球床堆堆芯水力特性的球床密实实验装置(Pebble bed dense experiment facility,PBDE),通过设计不同形状和不同孔道分布的分流板,运用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)方法使用FLUENT软件对其堆芯内部的流场分布进行数值模拟,目的是保证实验中堆芯的流场分布均匀稳定。模拟结果表明,平板形分流板较锥形分流板能更好地使堆芯内流场均匀分布;且增加分流板的孔道数目或减小孔径能使堆芯内部的流场更加均匀稳定;比较设计的6种分流板模拟结果,最终给出满足PBDE堆芯流场均匀分布的分流板,为PBDE实验提供了基础,也为熔盐球床堆的堆芯流量分配设计提供技术方案与选型参考。     

U3Si2-Al燃料板拉伸力学性能试验研究

以U3Si2-Al弥散型燃料为芯体、铝合金6061为包壳的燃料板是研究堆的新型燃料。燃料板的机械性能是燃料组件设计中的基础数据，国内外一直未对该燃料板的机械性能进行研究。本文根据国内研究堆燃料板设计的需要，对不同芯体的燃料板在不同工艺条件下的机械性能进行了测试，同时比较了不同方向的拉伸结果。为了进一步了解燃料板的机械性能，在拉伸过程中进行反复的加载试验。考虑到燃料板延伸率偏低和它的脆断状态．还用电镜检查了拉伸断口。     

PSpice程序在阻抗板室探测器研制中的应用

研究提出了阻抗板室（RPC）探测器的电子学模型。基于该模型，通过PSpice程序对RPC探测器的电子学读出信号进行了模拟，模拟结果与实验数据和相关的研究结果一致。通过PSpice模拟，能预测RPC探测器的物理性能，为指导RPC探测器的研制提供了一种有效的优化手段。     

UMo/Zr单片式燃料板起泡行为数值模拟

燃料板的鼓泡临界温度是制定研究试验堆安全系数的标准之一，通常由鼓泡退火实验确定。针对鼓泡退火实验，本研究发展了一种对UMo/Zr单片式燃料板宏观起泡行为进行计算模拟的方法，并计算分析了气腔内裂变气体原子数对鼓泡高度的影响，获得了包壳内的Mises应力和等效塑性应变随温度升高而演化的规律。研究发现，气腔周围包壳产生塑性变形是起泡的一个关键原因。此研究为燃料板起泡机理和关键影响因素分析打下了基础。     

稳压器垂直支承锚固件安装超差的分析评估

压水堆核电厂稳压器垂直支承锚固件为一次预埋件，在安装过程中容易产生超差。由于其结构较复杂，评估超差对后续稳压器安装就位的影响较为困难。本文对稳压器垂直支承结构的可调节裕量进行分析，并基于稳压器垂直支承锚固件各套管的实际超差情况，结合稳压器现场安装要求，通过模拟数值计算确定了稳压器的最佳就位位置。根据稳压器支承结构特点，提出了减小现场安装难度的优化建议如下:增加稳压器垂直支承结构中下环板套管孔径，有效增加稳压器垂直支承结构中下环板套管的可调裕量；采用球面垫圈代替稳压器支承结构中采用的平垫圈，从而放宽稳压器支承结构对地脚螺栓安装的垂直度要求。      

压紧板弹簧辐照松弛试验装置设计与验证

针对AFA3G燃料组件压紧板弹簧的特点，设计了一种压紧板弹簧辐照松弛试验装置，并通过了一系列模拟试验验证试验装置的可靠性，最终选取4组经过不同循环出堆的AFA3G燃料组件，使用该装置对其压紧板弹簧进行全行程任意位置的压紧力与形变精确测量。试验结果表明，压紧板弹簧辐照松弛试验装置重复精度为0.49%，综合精度为1.7%，满足松弛试验要求。      

高温叠层板状结构流致振动特性研究

为研究高温对叠层板状结构流致振动特性的影响，对考虑了粘性不可压缩流体作用下的简化叠层板状结构建立动力学方程。通过特征矩阵求解，分析了3个受温度影响的参数（叠层板材料弹性模量、冷却水密度和饱和水粘性）对叠层板固有频率和失稳临界流速的敏感性影响，进而研究了3个参数同时变化时，温度对叠层板状结构流致振动特性的影响。计算结果表明，随着温度升高，叠层板在静水和动水中的固有频率逐渐降低；叠层板材料弹性模量降低造成叠层板刚性下降对叠层板固有频率的影响最大，同时失稳临界流速先降低再逐渐升高，但变化幅度不大；冷却水密度降低造成的附加质量降低对失稳临界流速的影响最大。     

蒸汽发生器二次侧下部流场与排污试验

位于核电厂蒸汽发生器（SG）管板内的下部排污结构能吸出管板二次侧表面的泥渣并将其排出。为了能合理设计该排污结构并提升排污效率,本文基于非能动大型先进压水堆（CAP1400）的SG设计原型结构,按照1∶4比例设计了排污试验体,以模拟SG下部的管板、传热管等部件。通过对下部流场进行计算流体动力学（CFD）计算并与排污试验的结果进行对比,进一步掌握近管板表面区域的流体流动特征。本试验通过研究SG近管板区域流体流动特征及泥渣分布规律、测量试验体各部件压降、对比SG单边和双边排污结构的设计,为减少淤泥集结、改进设计提供依据。研究发现,单/双边排污结构排污性能基本相同,单边排污结构即可将试验体内泥渣颗粒有效排出。     

堆内构件吊篮定位板非线性分析技术研究

在反应堆设备系统分析时如何准确模拟其中的非连续结构一直是个难点。为了研究和准确模拟堆内构件吊篮定位板的非线性特性,通过ANSYS软件建立吊篮、堆芯围筒和吊篮定位板接口的有限元模型,研究吊篮定位板的非线性分析技术,得到吊篮定位板的弹塑性变形特性,并为反应堆设备系统模型提供输入。文中使用的方法对于非连续结构接触变形问题的非线性分析具有一定的借鉴意义。     

大压降管路节流特性分析及孔板优化设计

大压降孔板节流管路面临汽蚀导致的高频振动和孔板间流速过大导致的低频振动这两方面的危害。针对核电厂容积和硼控制系统典型大压降节流管路的振动现象，基于CFD方法分析了单级孔板节流管路中压降、速度、流线、涡流等关键水力特性，发现单级孔板下游产生负压区而发生汽蚀，且因孔板射流导致局部速度过大而形成涡流。采用阻塞压差评估了多级同心孔板的节流性能。相比于单级孔板，多级同心孔板的汽蚀危害得到了较大改善，但最后一级孔板仍存在过度节流的风险。按多级孔板节流压降几何级数递降的原则设计的渐扩型五级孔板可消除汽蚀的发生，但一级孔板压降过大导致其下游流速过大。综合考虑汽蚀特性和流速分布而设计的多级偏心孔板结构既能规避汽蚀危害，又能最大程度降低流速过大引发的管路低频振动，且增大孔板间距可提高上游孔板的节流能力，增加下游孔板的汽蚀裕度，可作为大压降孔板节流管路振动综合治理的优化设计方案。     

蒸汽发生器管子支承板水力特性试验研究

为获得蒸汽发生器管子支承板的水力特性,对不同结构的三叶梅花形管孔及四叶梅花形管孔开展单相及两相试验研究。研究表明:在本试验工况范围内,梅花孔支承板的单相局部阻力系数随雷诺数增大而先增加,然后趋于不变;倒角半径或流通面积比越大,单相局部阻力系数越小;两相局部阻力较Chisholm关系式和林宗虎关系式的预测值偏大,而与CFD计算结果符合较好。     

大平板上液膜冲击附板行为的数值模拟研究

利用FLUENT内的EWF模型对大平板上液膜冲击附板时发生的一系列流动行为进行了三维数值模拟研究。分析了不同工况下大平板上不同流量下降液膜冲击不同宽度和厚度附板后的液膜损失，并对比了一定高度返回槽收集水量的实验值和模拟计算值，两者吻合程度较为良好。分析了液膜冲击附板的流动行为的4个过程，并通过分析附板尺寸和液膜流量对液膜冲击附板行为的影响，得到了液膜损失率与受附板高度影响的液膜溅射空间数和液膜冲击附板时的韦伯数之间的关系，发现EWF模型在模拟降液膜冲击不同焊缝高度的附板时存在不足。     

多级节流孔板在核级管道中的应用

针对大亚湾核电站安全壳喷淋系统(EAS)试验管线节流孔板气蚀引起的管道剧烈振动和噪音,以及支管疲劳破坏这一事例,研究了气蚀引起管道振动的分析方法,以及采用多级节流孔板减小气蚀的设计方法.对气蚀引起的管道振动,采用计算流体动力学(CFD)方法分析孔板附近的流动特性和压力分布,确定节流孔板下游是否发生气蚀现象;对于发生气蚀现象的节流孔板,提出采用多级节流孔板来减弱气蚀,并采用各级节流孔板气蚀数相近的原则确定节流孔径.通过对改造后的EAS试验管线的试验证实,采用本文的设计分析方法设计的多级节流孔板能够有效地减小节流孔板气蚀引起的管道系统振动和噪音.