高温气冷堆传热管束驰振现象的数值研究

驰振是一种气动不稳定现象,可能导致结构发生剧烈振动而失效。高温气冷堆蒸汽发生器内传热管束处于高速氦气的环境中,其截面为带圆角的方形。为研究这种特殊截面管束的驰振问题,基于准稳态模型推导获得的稳定性判据,采用CFD方法建立二维数值模型,获得不同攻角下的静态流体力数据,并利用此数据研究结构的驰振稳定性。结果表明,圆角结构对结构的驰振稳定性影响较大,能显著减小流体阻力系数,进而降低了结构发生驰振的临界流速;同时,较大的圆角半径会缩小结构可能发生驰振失稳的攻角范围。本文研究为高温气冷堆传热管束的设计提供依据。     

针对细颗粒石墨的改进概率评价方法研究

石墨由于其高中子散射截面和低中子吸收截面特性被广泛应用于第4代高温气冷堆中。由于石墨材料强度分散,与常用的确定论评价方法相比,概率论方法评价其失效更为合适。本文通过有限元软件ABAQUS用户子程序开发了石墨构件失效概率分析模型,采用该模型研究了Hindley模型对细颗粒及国产石墨的适用性,在此基础上提出改进的失效概率计算模型,并通过试验数据加以验证。结果表明,Hindley模型过于保守,改进模型则很好地吻合了试验数据,其结果更为合理,为国产石墨在核反应堆中的应用提供参考依据。     

高温气冷堆石墨堆芯结构双层模型抗震研究

石墨堆芯结构包围球床堆芯,是高温气冷堆的重要组成部分。为满足其长期安全可靠运行的要求,使其设计合理、完整性得到保证,对石墨堆芯结构的动力学响应和结构完整性进行了研究,揭示其在运行中承受各种载荷条件(特别是地震)下的动态响应。完成的石墨堆芯结构双层模型抗震台试验中,测量模型在各种地震作用下的动力特性变化;考核石墨结构的刚度(变形)、强度和位移;分析榫、键等石墨构件的受力变形状况,整体结构的扭转。统计石墨构件经抗震试验后的破损数量,并分析了其破坏原因;通过初步的试验和模拟对比分析,探讨了石墨结构动力学响应的主要影响因素。为今后完成更大比例更复杂石墨堆芯结构模型抗震研究奠定了基础。     

补偿法测量电阻的改进

在电学检定工作中,测量电阻的方法之 一,就是将标准电阻一端与被测电阻的一端 相接,而在另两端加一直流可调电源,用电 位差计分别测量标准电阻压降和被测电阻压 降,来确定被测电阻的实际值,此法称为补 偿法。补偿法的特点是:导线电阻及其它接 触电阻都不致引起测量误差;另一特点是测 量范围宽,准确度高,尤其在比较同名义值 的电阻,测量准确度可达10-5,比较不同名 义值的电阻,测量准确度可达与电位差计准 确度相同的水平。如图1。 被测电阻值由下式得出: 式中:Rx──被测电阻的实际值 RN──标准电阻阻值 Ux──Rx上的直流压降 RN──RN…     

掌握焙烧技术是保证立窑烧砖质量的关键

小立窑也象轮窑、隧道窑一样,利用烟气余热预热和干燥砖坯,利用掺入砖坯的内燃来烧砖,同时加热助燃空气.小立窑的整个烟气系统,靠窑室的垂直高度及其窑内外的温度差所产生的负压,实现了自然的负压燃烧,正压排潮的运行工况,既不需要风机也不需要烟囱,小立窑排烟温度一般在60℃以下.粘土砖焙烧热耗(含利废热量)1254～2091kJ/块砖,折标煤仅0.45～0.7t/万砖,比土窑节煤80%左右.     

高温气冷堆石墨构件断裂性能数值研究

为探究球床模块式高温气冷堆（HTR-PM）石墨堆内构件抗断裂破坏特性,提供石墨堆内构件设计和完整性评估的依据,利用经实验验证的基于内聚力模型的扩展有限元方法（XFEM）对球床模块式高温气冷堆侧反射层石墨砖的燕尾键 键槽结构进行了断裂性能的模拟分析,并对石墨断裂参数及几何尺寸等参数进行了敏感性分析。模拟结果显示：该石墨砖燕尾键 键槽结构的最大失效载荷P_max为50.7 kN,且随圆角半径而增大;P_max对石墨材料抗拉强度敏感,圆角越大越敏感,对材料断裂功、杨氏模量敏感度较小,但随着结构圆角变小变得相对更敏感,对泊松比几乎不敏感。分析结果与文献预测及实验结论具有较好的一致性。本文研究能对其他类型反应堆（如熔盐堆和快堆）的石墨构件断裂性能分析评价提供参考。     

石墨堆芯结构在地震激励下动态响应的数值模拟

模块化高温气冷堆（HTR-PM）石墨堆芯结构是多体结构,其动态特性研究是复杂的非线性问题。国内外开展了一系列研究,未能较好解决。为了分析该非线性结构的动态特性,本文介绍一种数值模型,将石墨砖和碳砖简化为质点,各部件的接触简化为连接器单元,通过碰撞试验拟合获取连接器参数。数值模型计算的位移基本同1∶1双层四砖石墨组件试验位移时程结果吻合。分析证明,模型对参数不敏感,计算结果准确高效。因此,可将此模型用于石墨堆芯结构的位移分析。     

基于ASME Ⅲ-5中800H合金材料数据的高温部件非弹性分析评价方法

ASME规范第Ⅲ卷第5册(简称ASMEⅢ-5)为高温部件设计提供了具体可实行的弹性分析方法,但并未指定开展非弹性分析所需要的详细全面的材料非弹性本构模型,因而使得设计者无法直接依据现有规范执行高温部件的非弹性分析评价。高温气冷堆蒸发器高温部件主要采用800H合金。依据ASMEⅢ-5提供的800H合金等时应力应变曲线重构非弹性本构模型,完成弹塑性和蠕变本构模型的验证,再借助Abaqus子程序的数值编程工具开发计算程序,并结合蠕变断裂和疲劳性能数据,实现了基于非弹性分析的高温部件应变限值评价和蠕变-疲劳损伤评价,最后通过算例将非弹性分析方法与弹性分析方法评价结果进行对比,进一步展示非弹性分析方法的运用场景与优势。     

基于数字图像相关方法的核石墨力学参数测量

开发了基于数字图像相关（DIC）方法的核石墨力学参数测量方法，给出了具体的数据处理方法和测量流程，并用IG-11型核石墨对该方法进行了验证试验，结果表明，DIC方法测得的杨氏模量和泊松比与电阻应变片法的测量结果具有很好的一致性，验证了DIC方法的可行性和准确性；通过DIC方法获取了完整的应力-应变曲线，证明了DIC方法在测量具有大变形特性的材料力学参数方面的优越性；此外，用DIC方法测量核石墨力学参数的试验具有操作简便且易于发现加载偏心等特点，为脆性材料的大样本试验及保证测试数据可靠性等方面提供了方便和保障。      

三向地震载荷下HTR-10厂房土壤-结构相互作用分析

土壤-结构相互作用（SSI）会影响核电厂厂房的地震响应。本文充分考虑SSI效应的影响，对10 MW高温气冷堆（HTR-10）厂房在三向地震载荷下的响应进行了分析。建立了土壤-结构耦合有限元模型，通过构造人工边界实现对地震波在无限域内传播过程的模拟，并对模型的准确性进行了验证。利用该模型计算了HTR-10厂房的地震响应，并对不同楼层的反应谱计算结果进行了分析。对于水平向反应谱，各楼层的反应谱谱型类似，SSI影响规律基本一致。在竖直方向上，结构的响应特点与楼板自身的竖向频率特性有明显关系，不同楼板的响应差别较大。一般情况下，SSI效应对竖向响应有抑制作用，且随着楼层增加更为明显。当楼板与土壤的固有频率接近时，竖向响应与其他楼层相比会有显著放大。