核电厂人员闸门数字样机应用技术研究

为提高核电厂人员闸门的安全、可靠性，基于数字样机技术，构建人员闸门整机和关键零部件的参数化模型，结合故障模式及影响分析（FMEA）方法，对人员闸门参数化模型进行可靠性分析，找到薄弱环节。并借助动力学仿真分析软件（ADAMS）和有限元分析软件（ANSYS），对人员闸门顶升机构和筒体与密封门组成的承压部件薄弱环节进行了动力学仿真分析和应力计算与评定。结果表明，人员闸门自身存在的薄弱环节不会导致其产生功能或结构完整性失效事故，验证了人员闸门数字样机结构设计的合理性、装配关系的正确性。      

设备闸门提升与导向装置运行特性仿真分析

对核电厂设备闸门提升与导向装置在设备闸门封头开启与关闭过程中的运动特性进行了分析研究，该研究借助动力学仿真软件ADAMS展开，分别对提升与导向装置可能出现的同步提升操作和不同步提升操作两种工况进行了仿真分析。分析结果表明:在同步提升操作工况下，设备闸门封头两侧导向箱位移一致，提升与导向装置不会产生卡滞；在不同步提升操作工况下，设备闸门封头两侧导向箱最大允许高度差为54 mm，否则提升与导向装置将产生卡滞。      

核电厂安全壳内置换料水箱过滤系统过滤性能及阻力特性研究

对核电厂安全壳内置换料水箱（IRWST）过滤系统过滤性能及压损特性进行了分析研究。该研究借助试验验证和数值模拟分析方式展开，主要包括下游效应（碎片浓度）试验研究和过滤系统压损分析2部分。结果表明，在事故工况下，地坑滤网下游碎片浓度为368 ppm（1 ppm=1 mg/L）、安全注入系统（RIS）地坑滤网和安全壳喷淋系统（EHR）地坑滤网的压损分别为3.533 kPa和3.631 kPa，上述结果分别满足了过滤系统碎片浓度小于480 ppm和压损小于5.6 kPa的系统功能要求。      

纵向多螺旋流管壳式换热器的数值模拟与优化

利用Fluent软件,对插入不同开孔尺寸螺旋扭片的纵向多螺旋流管壳式换热器的壳程流体湍流流动和换热进行了三维数值模拟。结果表明,壳程流体的流动形式与螺旋扭片的螺旋结构很相似,是分成若干流束分别沿着不同的螺旋扭片流动,这样可以提高壳程流体的湍动强度,从而有效地减薄壁面层流底层的厚度,有利于强化传热。对相同尺寸参数的换热器进行试验研究,并与模拟结果进行对比,得出如下结论:当螺旋扭片尺寸为L=100 mm、do=8 mm时,纵向多螺旋流管壳式换热器具有最好的强化传热性能;模拟结果与试验结果误差在±12%以内。     

在役核电厂人员闸门传动齿轮优化改进

ANSYS finite element analysis program was used to analyze the stresses of the transmission gear for an in-service nuclear power plant in China, and the causes for tooth rupture were found. The transmission torque was so large that the calculated stress exceeded the allowable stress limit of the material, which caused a root rupture accident of the transmission gear. Combined with the causes of tooth rupture for transmission gear, optimization was performed based on material selection and structural improving design. The optimized design scheme passed stress analysis and evaluation. The results show that the calculated stresses of the optimized transmission gear and the sector gear were smaller than the allowable stress limits of the material. The optimized scheme effectively reduced the stress level of the transmission gear, and obviously improved the safety and reliability of the transmission gear operation for personnel airlock.     

折流板换热器壳程湍流流动与换热的三维数值模拟

利用FLUENT软件对折流板换热器壳程湍流流动与换热进行了三维数值模拟。得到了折流板换热器的温度场、速度场、质点迹线图、压降分布图等。根据模拟得到的结果,从多个方面对折流板换热器壳程湍流流动与强化传热进行了有益的探讨。     

在役核电厂人员闸门传动齿轮优化改进

采用ANSYS有限元分析程序，对国内某在役核电厂人员闸门断齿传动齿轮进行了应力分析，找出了传动齿轮断齿失效的根本原因:传递扭矩过大而引起齿轮过载，应力计算值超过了材料许用应力限值，致使传动齿轮产生根切断齿事故。结合传动齿轮断齿失效根本原因，从材料选择和结构设计2个方面对传动齿轮进行了优化改进。应力分析与评定结果显示，优化改进后的传动齿轮和与之配合的扇形齿轮应力计算值均小于材料许用应力限值，优化改进方案有效降低了传动齿轮的应力水平，有效提高了人员闸门齿轮传动操作的安全性和可靠性。      

核电厂设备闸门提升装置关键失效模式分析

对核电厂设备闸门提升装置在闸门封头开启和关闭过程中的运动特性进行分析研究,该研究借助动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS展开,分别对故障树分析发现的薄弱环节进行分析,包括:提升装置两侧导向箱不同步而产生卡滞和地震工况下闸门封头两侧导轨变形失效。分析结果表明,闸门封头两侧导向箱不同步高度差≤54mm时,提升装置不会产生卡滞现象;在地震工况下,提升装置无论是在闸门封头开启还是关闭状态,两侧导轨都不会出现变形失效。     

蒸汽发生器下部水平支承改进型缓冲结构刚度性能试验

介绍核电厂蒸汽发生器(SG)下部水平支承改进型缓冲结构,以及截面尺寸为10 mm×10 mm缓冲结构的刚度试验选材、试验设备、载荷施加方式等,并对缓冲结构刚度试验的结果进行处理,得到此改进型缓冲结构在不同区间内的加载载荷与位移之间的关系式、对应的弹塑性区的刚度值以及加载载荷与残余变形之间的变化曲线。     

核电厂人员闸门新型传动机构研发设计与分析

采用数字化设计方法,研发了人员闸门新型传动机构并完成了样机模块化设计开发。使用故障模式及影响分析（FMEA）方法,找出了新型传动机构薄弱环节,即锁紧机构传动链和地震后的门旋模块及门栓插拔模块,分别利用动力学仿真软件ADAMS对锁紧机构传动链的锁紧功能及运动性能进行了运动模拟仿真分析,利用有限元分析软件ABAQUS对地震后门旋模块的可运行性及门栓插拔模块的有效性进行了分析。结果显示,锁紧机构传动链选型合适,门旋模块满足可运行要求,门栓插拔模块满足有效性要求。研发的新型传动机构传动链及结构设计合理,满足三代核电的要求。