核电机组中的汽水分离再热器（MSR）

综述了核电站饱和蒸汽汽轮机组中的汽水分离再热器装置的概况、设计及性能特点、运动过程中存在的主要问题及相应的改进措施，并展望了其发展趋势。     

颈内动脉狭窄局部的流固耦合有限元分析

【摘要】 目的 研究不同狭窄程度颈内动脉的血流动力学特点,探索颈内动脉狭窄局部粥样硬化斑块形成和发展机制。方法 基于颈动脉CTA图像构建颈内动脉轻、中、重度狭窄模型,并予流固耦合（FSI）有限元分析,检测1个心动周期内颈内动脉狭窄近端、喉部和远端的壁面压力（WP）、壁面剪切力（WSS）和血流速度。结果 随着狭窄程度增加,WP在狭窄喉部和狭窄远端明显降低;WSS在狭窄喉部逐渐增大,在狭窄两端逐渐减小;血流速度在狭窄喉部增加,在狭窄两端减低,且狭窄远端湍流越发明显。结论 随着颈内动脉狭窄程度增加,脑供血量逐渐降低,缺血性脑卒中和狭窄处斑块易损概率增大,促进狭窄远端更易形成斑块。基于FSI有限元分析,可对不同颈内动脉狭窄局部粥样硬化发生和发展作出客观评价,有助于临床预防和治疗评估。
     

基于流固耦合的压气机叶片结构分析

采用弱耦合的方式,通过workbench软件中的MFX-ANSYS/CFX耦合平台对涡轮增压器的压气机结构进行了仿真模拟。得到了在流体作用下压气机叶片的变形与应力分布情况,以及叶片的在不同转速下的各阶固有频率,为压气机的结构优化、控制叶片振动提供了理论依据。     

核电站MSR疏水泵的设计选型

介绍了泵的分类和泵类型的选择原则,以及核电汽轮机组汽水分离再热系统（GNS）中,汽水分离再热器（MSR）疏水泵的选型原则、选型设计计算等,还介绍了泵的扬程计算,汽蚀现象和泵的汽蚀余量。     

亚克力透明喷油嘴的流固耦合分析

基于亚克力(PMMA)透明喷油嘴内流动的试验研究结果,构建了透明喷油嘴的三维模型,通过流固耦合(FSI)方法对透明喷油嘴的固体变形及应力分布情况进行模拟研究。模拟结果表明,透明喷油嘴的变形与应力均主要集中在压力室及喷孔入口处,其中压力室入口处应力最大,超过胶粘剂的粘黏强度是造成透明喷油嘴产生裂缝失效的主要原因。同时分析了孔内流体体积随入口压力的变化情况及固体变形对孔内流体流动特性的影响。结果表明:在使用透明喷油嘴喷油时,固体产生的变形会造成在针阀关闭后柴油完全断流的时间较实际喷油嘴有所延后,最后喷出的质量也略大,导致试验过程中在喷油结束后存在较长时间的滴落现象。     

基于流固耦合的轴流泵叶轮强度分析

对某泵站卧式双向全调节轴流泵在正向抽水工况时各个转角下的叶轮强度进行了单向流固耦合计算,首先将CFD计算得到的叶片表面水压力作为结构面载荷加载到叶片上,再利用有限元软件ANSYS计算叶轮的强度,得到了各个工况下叶轮的静应力分布及变形情况。结果表明,在各叶片安放角下,叶轮静应力最大值随着扬程的升高而增大,且均出现在叶片与轮毂的结合处,应力集中易使此处产生疲劳破坏;最大变形量出现在叶片进水边靠近轮缘位置;静应力的最大值远小于叶轮材料的屈服强度,不足以使叶轮产生裂纹。     

基于流固耦合的化容补水泵性能分析

设计3组化容补水泵模型,运用Pro/E建立三维模型,由CFD软件仿真,并对水力模型进行试验,对比试验与仿真结果,获取最优模型。通过ANSYS Workbench建立CFD与Static Structural(静力学)和Modal(模态)连接,对最优模型进行分析,以泵三维定常数值计算结果为基础,利用顺序耦合技术,对固体和流体域进行迭代,分析叶轮的静态应力和振型。结果表明,在水压力作用下叶片变形最大位移发生在叶片出水边靠近叶片边缘处,由平衡孔作用,叶片的等效应力相对均匀较小,叶轮轮毂处因叶轮前后面压差作用,等效应力较大。设计工况下,叶轮轮毂变形对振型的影响明显。     

秦山核电MSR成功发运

1月5日,由哈尔滨锅炉厂有限责任公司总承包的秦山核电二期扩建工程3号机组65万千瓦汽水分离再热器(MSR)设备发运仪式在哈电集团(秦皇岛)重型装备有限公司隆重举行。秦山MSR设备是第一次由国内企业总承包制造成功,是中国核电设备制造历史上的一大突破,标志着我国在大型核电机组MSR制造方面已进入世界先进水平,为我国今后大型核电机组MSR的国产化奠定了坚实的基础。秦山核电二期扩建工程是我国“十一五”开工的首个核电项目,汽水分离再热器采购订货由哈锅总承包,美国TEI分包并负责总体设计、施工设计和再热器、分离器的制造,哈锅承担汽水分离再热器壳体、疏水箱的制造以及再热器管束、分离器叶片的组装和系统阀门仪表等配套件的采购,整个项目管理也由哈锅负责。2008年10月,3号机组汽水分离再热器的完工文件在哈锅通过验收;2008年12月,3号机组汽水分离再热器设备在哈锅通过验收。秦山核电MSR成功发运     

基于流固耦合的水轮机转轮应力数值模拟分析

针对国内大型水轮机出现裂纹甚至断裂的问题,基于流固耦合数值模拟技术,对国内某混流式水轮机在给定工况下的转轮应力进行了计算分析,得出了叶片表面的应力分布情况,并在易产生裂纹的关键区域选取了若干测点的计算结果与实测结果进行对比,验证了流固耦合数值模拟分析的可靠性,为水轮机转轮应力研究提供了参考。     

基于流固耦合的增压器涡轮叶片结构强度分析

采用ANSYSWorkbench软件建立涡轮流固耦合仿真计算平台。首先,运用CFX软件对涡轮流体域进行流体动力学计算。随后,将流固交接面的温度、压力分布场加载到涡轮固体域表面,并进行稳态热计算。最后,运用ANSYS软件有限元分析模块对涡轮考虑气动温度载荷、压力载荷和离心力载荷的进行综合结构强度计算研究。结果表明,所分析的涡轮叶片根部的中间部分及近出口处存在应力集中现象,与用户反馈的该款增压器使用中涡轮叶片断裂部位较为吻合。     

混流式水轮机转轮叶片流固耦合振动特性分析

考虑水体的压缩性，用有限元法的位移一压力格式及Galerkin法对混流式水轮机转轮叶片一流体组成的流固耦合系统进行离散，建立了流固耦合系统的振动控制方程，在此基础上对转轮及单个叶片的耦合模态进行了计算，详细分析了转轮及叶片在水中的动力特性，发现叶片在流固耦合情况下的一些新的特性。     

充流管道单向流固耦合数值模拟自动化研究

针对充流管道单向流固耦合数值模拟过程复杂、数据在耦合传递中存在偏差的问题,采用C＋＋语言编制了充流管道单向流固耦合数值模拟程序,实现了从模型建立、流体计算到结构分析过程的自动化,确保了从流体计算到结构计算过程中数据传递的准确性．利用参考文献中的试验数据验证了此程序计算结果的正确性,以实际发电厂的一段疏水管道为例进行单向流固耦合数值模拟,描述了程序自动建立管道模型、模拟管内流体压力分布以及将流体压力数据导入管道结构中进行管道应力计算的过程．结果表明：该充流管道单向流固耦合数值模拟程序具有结果准确、操作简便的特点,可应用于多种充流管道的设计改造和风险预测中．     

基于双向流固耦合弹性环式挤压油膜阻尼器建模及动力学特性研究

利用数值方法建立了弹性环式挤压油膜阻尼器(ERSFD)的流固耦合模型,分别利用有限元方法以及有限体积法建立了弹性环和内外油膜的CFD数值模型,并进一步利用分时迭代的弱耦合方法实现了油膜以及弹性环控制方程的耦合求解,获得了内油膜的压力分布特性及弹性环的变形,并进一步识别了油膜和弹性环的动力学特性系数;研究了涡动频率、凸台数目、凸台高度、凸台宽度以及弹性环厚度对阻尼器动力学特性系数的影响。结果表明,弹性环的凸台高度对ERSFD油膜动力学特性系数的影响最为明显,ERSFD油膜阻尼与涡动频率无关。     

粘弹性边界在流固耦合系统动力分析中的应用

将粘弹性人工边界应用于重力坝—地基—库水系统的地震反应分析中,分析了系统在水平地震荷载作用下的响应,并与传统的无质量地基模型和无限地基模型进行比较,粘弹性边界模型所得结果与无限地基模型非常接近,而无质量地基模型的计算结果偏大。通过比较不同地基范围下粘弹性边界对坝面加速度和动水压力分布的影响,得出了在采用粘弹性边界时地基范围取1.5H坝高即可满足要求。尽管考虑库水可压缩性增大了坝面动水压力,但却减小了坝面加速度响应。     

桩—土—渡槽—水相互作用动力特性分析

目前,对渡槽抗震性能的研究多集中在槽身与水体的流固耦合问题上,对桩土间的动力相互作用则研究较少,然而桩土相互作用会影响渡槽结构对动荷载尤其是地震荷载的反应。为探究桩土相互作用对渡槽结构动力特性的影响,采用大型有限元软件ABAQUS对南水北调中线工程双洎河渡槽建立了同时考虑流固耦合和桩土相互作用的桩—土—渡槽—水三维仿真力学模型,并进行了不同工况下的自振频率及振动模态分析。结果表明,与固结模型相比,考虑桩土相互作用的渡槽结构在地震荷载作用下自振频率减小,桩土相互作用改变了渡槽结构动力特性。     

AP1000汽水分离再热器焊接变形控制

汽水分离再热器是核电站常规岛的重要设备。借助于国内首台AP1000汽水分离再热器的制造,阐述了AP1000汽水分离再热器的产品结构、技术难点及焊接变形控制措施,为制造类似薄壁大直径结构和技术要求的产品积累了宝贵的经验。     

基于土-结构耦合作用的风力机塔架地震动力学响应分析

风力机塔架在地震激励下的动力学响应研究对保证风力机安全运行具有重要意义。基于有限元软件ANSYS和Wolf土-构耦合理论对Vestas1.65 MW风力机建立较高精度有限元模型,对是否考虑土-结构耦合(Soil-Structure Interaction,SSI)效应两种条件下进行瞬态动力学分析。选用摩根希尔(Morgan Hill)地震运动,土体选用软土物性参数。结果表明:考虑SSI效应会降低风力机塔架自振频率,塔架在地震激励下的塔顶位移响应、塔顶加速度响应、塔架Mises等效应力响应和塔架剪应力响应频率有较明显下降,塔顶加速度峰值减小6.7%,塔基承受剪应力增加73.5 MPa,增幅98.9%。因此,研究风力机结构抗震设计应考虑SSI效应。     

桩土相互作用模拟方法对海上风机整体结构模态分析的影响

鉴于海上风机整体结构自身的频率较低使基础设计往往受其整体频率的控制,以江苏省海上某风电场工程为例,选取m法、p-y曲线法及DP模型实体有限元方法3种桩土相互作用模拟方法,分析了不同方法对海上风机整体结构模态分析产生的影响。结果表明,3种方法计算的频率相差较小,结果可靠。     

考虑沸腾和缸内局部传热的缸盖流固耦合传热分析

以某商用车直列6缸柴油机作为研究对象,基于缸内传热模型获得内燃机缸盖和缸套的燃气侧局部传热边界条件;基于均相流沸腾传热模型获得水侧传热边界;实现水侧、燃气侧边界与结构温度场计算的耦合,并判断水腔内沸腾传热的状态。结果表明:缸盖温度计算值与实测值吻合,缸盖最高温度位于缸盖底面两个排气门之间;排气门之间的燃气传热系数和燃气温度均处于较高值,缸内局部传热显著;在缸盖底面中心和排气门附近水腔内的冷却水处于部分发展泡核沸腾状态。