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核安全 2014年第4期13卷 68-73页

作者：蒋庆磊乐适王永张坤中核武汉核电运行技术股份有限公司武汉430223

流体弹性失稳是蒸汽发生器内最严重的传热管流致振动机理,一旦发生就会使传热管发生大幅振动并快速失效。流体弹性失稳可能在U形传热管束的面内及面外两个方向发生,为研究面内及面外流体弹性失稳发生的先后顺序,通过将蒸汽发生器U形传... 详细信息

流体弹性失稳是蒸汽发生器内最严重的传热管流致振动机理,一旦发生就会使传热管发生大幅振动并快速失效。流体弹性失稳可能在U形传热管束的面内及面外两个方向发生,为研究面内及面外流体弹性失稳发生的先后顺序,通过将蒸汽发生器U形传热管防振条支撑假设为单向简支,即仅在传热管面外方向对U形管进行约束,建立了完整的U形管模型;计算了弯曲半径及防振条支撑数量对U形管面内外固有频率的影响,基于成熟的流体弹性失稳经验模型,得到了面内流体弹性失稳先于面外方向发生的条件。结果表明,对弯曲半径在0.5 m^1.75 m范围内的U形传热管,当其弯管段支撑点超过4 h,面内流体弹性失稳将先于面外方向发生。

关键词：蒸汽发生器微振磨损流致振动流体弹性失稳

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有限水域棒束附连水质量计算方法

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装备环境工程 2019年第2期16卷 107-114页

作者：谢腾刘建湖王海坤中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

目的给棒束型核反应堆等类似结构的抗冲击性能设计提供一定理论依据。方法首先通过势流理论计算得出单棒速度势,再利用泰勒展开和坐标变换数学方法计算得出棒束在流体中产生的总势,继而导出棒束的附连水质量。结果从公式中获得了棒束附... 详细信息

目的给棒束型核反应堆等类似结构的抗冲击性能设计提供一定理论依据。方法首先通过势流理论计算得出单棒速度势,再利用泰勒展开和坐标变换数学方法计算得出棒束在流体中产生的总势,继而导出棒束的附连水质量。结果从公式中获得了棒束附连水质量与棒距边界距离、棒间距、棒数及棒各阶模态之间的相互关系。结论该公式经有限元仿真计算和试验验证是合理的,可作为棒束型反应堆等类似结构抗冲击设计的依据。

关键词：棒束有限水域流致振动附连水质量

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浅析SONGS核蒸汽发生器传热管磨穿事故

浅析SONGS核蒸汽发生器传热管磨穿事故

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2018年全国固体力学学术会议

作者：姜乃斌中国核动力研究设计院

蒸汽发生器传热管束是核电站核岛内的关键部件,是隔离放射性冷却剂最薄弱且面积最大的压力边界,易发生由流致振动引起的疲劳、碰撞、噪声及磨损等问题。2012年美国San Onofre核电站(SONGS)蒸汽发生器传热管发生过度流致振动,导致传热管... 详细信息

蒸汽发生器传热管束是核电站核岛内的关键部件,是隔离放射性冷却剂最薄弱且面积最大的压力边界,易发生由流致振动引起的疲劳、碰撞、噪声及磨损等问题。2012年美国San Onofre核电站(SONGS)蒸汽发生器传热管发生过度流致振动,导致传热管被磨穿,放射性物质的泄漏量超限。随后核电站宣布永久停堆,造成了难以估量的经济损失和严重的社会影响。SONGS事故发生的原因为:在局部极端的热工水力条件下,防振条对传热管的接触力不足,不能有效地避免传热管面内方向的流弹失稳和随机振动,从而导致磨损。蒸汽发生器传热管U型弯管段的面外振动对应于二次侧两相流的横流方向,而面内振动则主要对应于顺流方向,如图1所示。以往蒸汽发生器传热管设计时往往只关注了U型管面外方向的流致振动问题,防振条(AVB)的设计主要考虑限制面外方向的振动,对于面内振动的约束较弱。直到SONGS事故的发生,各国核工业界和学术界才将研究方向聚焦在了松支承约束下的管束面内方向流致振动。本文简述了SONGS蒸汽发生器传热管磨穿事故发生过程和美国核管会的事故调查结果,介绍了事故所涉及的管束结构流弹失稳的物理机理和理论基础,并分析了事故发生的偶然性和必然性,同时给出了事故发生后国际核工业界针对该问题的研究进展。

关键词：蒸汽发生器管束流致振动流弹失稳磨损

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水动力段塞流激发的悬链线型柔性立管耦合响应特性研究

水动力段塞流激发的悬链线型柔性立管耦合响应特性研究

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第十六届全国水动力学学术会议暨第三十二届全国水动力学研...

作者：高岳朱红钧西南石油大学石油与天然气工程学院天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室

在气-液两相循环实验系统中开展了水动力段塞流诱导的悬链线型柔性立管振动响应测试,利用高速摄像非介入测试方法同步捕捉了柔性立管的振动位移与管内的段塞流动细节。通过固定液体表观流速(v=0.42 m/s、0.51 m/s、0.60 m/s和0.69 m/s)... 详细信息

在气-液两相循环实验系统中开展了水动力段塞流诱导的悬链线型柔性立管振动响应测试,利用高速摄像非介入测试方法同步捕捉了柔性立管的振动位移与管内的段塞流动细节。通过固定液体表观流速(v=0.42 m/s、0.51 m/s、0.60 m/s和0.69 m/s),改变气体表观流速(v=0.42～3.08m/s),分析了气体表观流速对柔性立管振动响应的影响规律,剖析了振幅与振频的时空分布、振动模态的切换等特性。结果表明,固定液体表观流速,柔性立管平面内两个方向的振幅随气体表观流速的增大而增大。当气-液混合流速v振动主要发生在平面内,而v≥2.0m/s时,观察到了平面外的振动,且平面内、平面外的振动响应随气体表观流速的增大不断增强。

关键词：柔性立管水动力段塞流流致振动模态转换非介入测试

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基于耦合单孔板多孔介质模型的钠冷快堆蒸汽发生器钠侧三维水力特性数值模拟

基于耦合单孔板多孔介质模型的钠冷快堆蒸汽发生器钠侧三维水力特...

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第十四届全国反应堆热工流体学术会议暨中核核反应堆热工水...

作者：李旭东陆道纲曹琼汪喆宋广懂华北电力大学非能动核能安全技术北京市重点实验室中国原子能科学研究院

建立了一种耦合单孔板多孔介质模型（SHPPM）的三维模型,以探究不规则开孔的支撑板对钠冷快堆蒸汽发生器钠侧水力特性的影响。在建立SHPPM的过程中,通过计算5种入口流速下钠通过单孔板的压降,得到了多孔介质模型中的两个关键参数:黏性... 详细信息

建立了一种耦合单孔板多孔介质模型（SHPPM）的三维模型,以探究不规则开孔的支撑板对钠冷快堆蒸汽发生器钠侧水力特性的影响。在建立SHPPM的过程中,通过计算5种入口流速下钠通过单孔板的压降,得到了多孔介质模型中的两个关键参数:黏性阻力系数和惯性阻力系数。该模型有效地模拟了蒸汽发生器钠侧的最大横向流速,特别是由支撑板导致的最大横向流速。结果表明,在支撑板区域,横向流速显著增大,较大的横向流速将导致流致振动现象,从而危害蒸汽发生器的安全运行。通过与真实尺寸的支撑板造成的横向流速的对比,验证了SHPPM的有效性和准确性。本模拟计算为钠冷快堆蒸汽发生器传热管流致振动研究提供有效的流场数据,同时为模拟支撑板局部最大横向流速提供了一种创新的方法。

关键词： SHPPM 钠冷快堆蒸汽发生器流致振动最大横向流速

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单棒燃料元件流动特性数值分析

单棒燃料元件流动特性数值分析

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中国核学会2021年学术年会

作者：赵二雷刘海东陈德奇李振中重庆大学能源与动力工程学院中国核动力研究设计院

流动导致的振动广泛存在于在核反应堆中,直接影响着核反应堆的运行安全。冷却剂的高速流动会使燃料元件产生振动,这种振动极易导致燃料棒的变形和磨损,甚至造成放射性物质泄漏。本文以核反应堆中燃料元件为对象,研究燃料棒的振动行为。... 详细信息

流动导致的振动广泛存在于在核反应堆中,直接影响着核反应堆的运行安全。冷却剂的高速流动会使燃料元件产生振动,这种振动极易导致燃料棒的变形和磨损,甚至造成放射性物质泄漏。本文以核反应堆中燃料元件为对象,研究燃料棒的振动行为。利用Fluent软件计算流场;进行模态分析求解结构动力特性。得出如下结论:针对带绕丝燃料棒,相比于真空中,其振动频率略微增加;而对于定位格架,其振动频率略微降低。流体流过绕丝,其周围湍流强度明显增强,湍流边界层压力波动剧烈,受力不均,出现较大的等效变形。

关键词：流致振动燃料元件数值分析

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激光测振技术的可靠性试验研究

激光测振技术的可靠性试验研究

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中国核学会2013年学术年会

作者：刘家正干富军龚圣捷顾汉洋上海核工程研究设计院上海交通大学

燃料组件在冷却剂高速冲刷下会产生流致振动,可能导致格架条带和燃料棒包壳的结构破坏,影响核电厂的安全性和经济性。因此,需开展试验研究,充分论证燃料组件流致振动的影响。在冷却剂高速冲刷条件下,格架条带上的振动响应无法通过接触... 详细信息

燃料组件在冷却剂高速冲刷下会产生流致振动,可能导致格架条带和燃料棒包壳的结构破坏,影响核电厂的安全性和经济性。因此,需开展试验研究,充分论证燃料组件流致振动的影响。在冷却剂高速冲刷条件下,格架条带上的振动响应无法通过接触式加速度计测量得到,而激光测振技术可以有效克服上述困难。激光可以穿透可视化试验段和冷却剂,打到格架条带表面,通过非接触方式测量其振动响应,避免了接触式传感器安装的不便,及其对振动信号的不利影响。非接触式激光测振技术具有得天独厚的技术优势,目前在国外燃料研发过程中已经得到了广泛的应用。该技术在国内燃料研发过程中也具有重大应用价值与广泛的应用前景,但在开展研发试验前,非常有必要进行激光测振技术可靠性验证。本文使用非接触式激光测振仪和传统的接触式单轴加速度计,测量了1 000 Hz、2 000 Hz和3 000 Hz三种不同激振频率下模拟燃料棒在空气环境、有机玻璃空气环境和有机玻璃水环境三种工况下的轴向与横向振动响应,验证了激光测振技术的可靠性。数据分析表明,激光测振技术相比加速度计具有更好的测量精度。

关键词：燃料组件流致振动激光测振仪加速度计可靠性

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防断组件及其支承柱高周疲劳分析

防断组件及其支承柱高周疲劳分析

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第十七届全国反应堆结构力学会议

作者：薛国宏李源赵飞云冯少东于浩上海核工程研究设计院工程设备所

反应堆堆内构件是反应堆冷却剂系统中的重要设备,其设计结构要求在全寿期内保持高度可靠性。在国内外核电厂运行过程中,曾发生堆内构件因流致振动而出现故障和损坏事件,这直接影响了反应堆的安全运行和经济效益。本文根据ASME锅炉及压... 详细信息

反应堆堆内构件是反应堆冷却剂系统中的重要设备,其设计结构要求在全寿期内保持高度可靠性。在国内外核电厂运行过程中,曾发生堆内构件因流致振动而出现故障和损坏事件,这直接影响了反应堆的安全运行和经济效益。本文根据ASME锅炉及压力容器规范第Ⅲ卷第1册NG分卷和堆内构件设计规范书对防断组件及其支承柱在流致振动载荷和泵致振动载荷下进行高周疲劳分析。分析结果表明防断组件及其支承柱各个部件的交变应力满足ASME规范限值的要求。

关键词：堆内构件流致振动泵致振动高周疲劳

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均匀流中钝体振荡的频率“锁定”现象

均匀流中钝体振荡的频率“锁定”现象

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第十届全国计算流体力学会议

作者：刘松符松清华大学工程力学系清华大学工程力学系

为研究流致振荡问题中柱体振动频率与近尾迹周期性的频率“锁定”现象,本文选取具有代表性的圆柱绕流作为研究对象,用有限体积法对平行于均匀来流方向强迫振荡的圆柱绕流问题进行了二维数值模拟。本文给出了频率锁定发生的条件和类型。... 详细信息

为研究流致振荡问题中柱体振动频率与近尾迹周期性的频率“锁定”现象,本文选取具有代表性的圆柱绕流作为研究对象,用有限体积法对平行于均匀来流方向强迫振荡的圆柱绕流问题进行了二维数值模拟。本文给出了频率锁定发生的条件和类型。入流雷诺数选取Re=200、855等几种亚临界雷诺数情况,计算条件采用了较小的折合振幅和较宽的折合频率范围。对应于不同的涡脱落模态和频率锁定的发生,流场结构、升阻力系数与涡脱落Strouhal数有强烈变化。

关键词：流致振动圆柱绕流涡脱落频率锁定

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激光测振技术的可靠性试验研究

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中国核电 2013年第4期6卷 296-300页

作者：刘家正干富军龚圣捷顾汉洋上海核工程研究设计院上海200233 上海交通大学上海200240

燃料组件在冷却剂高速冲刷下会产生流致振动,可能导致格架条带和燃料棒包壳的结构破坏,影响核电厂的安全性和经济性。激光可以穿透可视化试验段和冷却剂,打到格架条带表面,通过非接触方式测量其振动响应。非接触式激光测振技术在国内燃... 详细信息

燃料组件在冷却剂高速冲刷下会产生流致振动,可能导致格架条带和燃料棒包壳的结构破坏,影响核电厂的安全性和经济性。激光可以穿透可视化试验段和冷却剂,打到格架条带表面,通过非接触方式测量其振动响应。非接触式激光测振技术在国内燃料研发过程中也具有重大应用价值与广泛的应用前景,试验中使用非接触式激光测振仪和传统的接触式单轴加速度计,测量了1 000 Hz、2 000 Hz和3 000 Hz三种不同激振频率下模拟燃料棒在空气环境、有机玻璃空气环境和有机玻璃水环境三种工况下的轴向与横向振动响应,验证了激光测振技术的可靠性。数据分析表明,激光测振技术相比加速度计具有更好的测量精度。

关键词：燃料组件流致振动激光测振仪加速度计可靠性

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