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原子能科学技术 2017年第12期51卷 2132-2135页

作者：崔双双蔡军贺政康刘博伟王沿东华北电力大学核科学与工程学院北京102206 北京科技大学金属材料国家重点实验室北京100083

为研究SMART堆蒸汽发生器螺旋传热管在正常工况下所受到的复杂应力,确定螺旋传热管上等效应力最大的位置以及热应力对螺旋传热管的影响,本文采用有限元方法,利用ANSYS有限元软件对韩国SMART堆蒸汽发生器螺旋传热管进行了热-流-固耦合分... 详细信息

为研究SMART堆蒸汽发生器螺旋传热管在正常工况下所受到的复杂应力,确定螺旋传热管上等效应力最大的位置以及热应力对螺旋传热管的影响,本文采用有限元方法,利用ANSYS有限元软件对韩国SMART堆蒸汽发生器螺旋传热管进行了热-流-固耦合分析,模拟计算得到螺旋传热管的应力、应变、位移分布。结果表明,螺旋传热管上应力、应变和位移的最大值主要依赖于系统温度。

关键词：螺旋传热管 ANSYS 热-流-固耦合

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核电站蒸汽发生器螺旋传热管的应力分析

核电站蒸汽发生器螺旋传热管的应力分析

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作者：郭昕华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

在核电站中,蒸汽发生器的传热管是一回路压力边界中最薄弱的部分,一般蒸汽发生器传热管的壁厚只有1.2mm,因此运行核电站中的蒸汽发生器传热管破裂问题一直以来是一个很重要的安全问题。这是由于蒸汽发生器传热管破裂会导致放射性裂变产... 详细信息

在核电站中,蒸汽发生器的传热管是一回路压力边界中最薄弱的部分,一般蒸汽发生器传热管的壁厚只有1.2mm,因此运行核电站中的蒸汽发生器传热管破裂问题一直以来是一个很重要的安全问题。这是由于蒸汽发生器传热管破裂会导致放射性裂变产物释放以及冷却剂丧失事故。应力腐蚀以及微振磨损是传热管发生破损的最主要原因。本文主要利用ANSYS有限元软件对SMART蒸汽发生器传热管进行模态分析和热流固耦合分析,此外还对清华大学10MW高温气冷堆蒸汽发生器螺旋管道进行了热流固耦合分析,利用有限元软件分析螺旋传热管发生微振磨损和应力腐蚀的特性。SMART蒸汽发生器螺旋传热管壁厚为1.5mm,传热管二次侧流体激励会引起传热管振动,振动导致传热管与支撑板发生碰撞磨损,这是蒸汽发生器中传热管破损的重要原因之一。因此,为了保证核安全,对于管道的流致振动分析是十分必要的。而要做螺旋管的流致振动分析的基础是先要找出螺旋管结构的固有频率和振型。SMART反应堆的盒式蒸汽发生器中,支撑还有螺旋管的管型对螺旋管的稳定性起了很大的作用,利用ANSYS有限元软件经典界面Mechanical APDL对SMART反应堆盒式蒸汽发生器内部的螺旋传热管进行了模态分析。发现8支撑模型足以将固有频率提高以避免流体弹性不稳定性可能对管道造成的损害。还发现具有较小盘管直径的螺旋传热管本身具有较高的固有频率,这利于减小流致振动对螺旋管道造成的不稳定性;盘管直径与螺旋管高度相比,盘管直径对螺旋管第一阶模态固有频率的影响较明显;当盘管直径减小到某一值时,随升角的减小,不同高度螺旋管固有频率的变化由降低变为上升。然后运用ANSYS workbench的流体分析模块、稳态热分析模块、静力结构分析模块对SMART小型堆螺旋传热管和清华大学10MW高温气冷堆蒸汽发生器螺旋传热管进行热流固耦合分析,观察其应力分布情况。这样可以明确螺旋传热管在工作时所受到的复杂应力,确定了蒸汽发生器螺旋传热管上等效应力最大的位置,可以为蒸汽发生器螺旋传热管的维护以及以后的蒸汽发生器螺旋传热管的设计与制造提供帮助和参考。

关键词：螺旋传热管简支 ANSYS 模态分析热流固耦合

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大型发电机组重要部件的有限元计算

大型发电机组重要部件的有限元计算

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作者：崔双双华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

在核电厂中,蒸汽发生器是正常运行工况下的重要部件之一。蒸汽发生器中的传热管与一、二回路的流体直接接触,除进行热交换外还能防止放射性物质进入二回路损伤核电站中的其他部件,起到了隔离保护作用。另外,蒸汽发生器传热管的换热效率... 详细信息

在核电厂中,蒸汽发生器是正常运行工况下的重要部件之一。蒸汽发生器中的传热管与一、二回路的流体直接接触,除进行热交换外还能防止放射性物质进入二回路损伤核电站中的其他部件,起到了隔离保护作用。另外,蒸汽发生器传热管的换热效率与核电站的功率息息相关,地位十分重要。在核电站的设计制造当中,为了提高蒸汽发生器的换热效率,传热管管壁设计的非常薄。传热管内、外流体的流速非常快且进行热交换过程,恶劣的工作环境极易对传热管造成影响。对蒸汽发生器内传热管的构造特点、抗压性能、防腐能力等方面的要求更加严格。传热管一旦破裂,将会对电站带来巨大的影响,严重时将会导致电站关停。本文第一部分利用有限元软件,以韩国SMART堆蒸汽发生器螺旋管为研究对象,充分考虑温度场的影响和物理场之间的耦合作用,对螺旋管在流-固耦合的基础上耦合热分析。通过模拟计算观察其螺旋管上的应力、应变及位移分布,与流-固耦合进行对比探究温度场对螺旋管的影响。在风电机组中,高速制动器是机舱部件中重要的组成部分,安装在齿轮增速箱的制动器安装支架上,制动盘直接安装在风机主轴上。高速制动器的主要功能是利用油压提供制动力通过摩擦片锁紧制动盘进行制动。在制动工况下制动盘和摩擦片之间接触移动产生热流,热流流入工作表面会使表面结构变形,使制动器不能正常工作[2]。制动盘直接连接在主轴上不易更换,一旦损坏将会造成巨大的经济损失,严重影响风机的效率。所以,对高速制动器进行系统性能分析变得及其必要。本文第二部分考虑摩擦片和制动盘接触面的摩擦生热、热量的传递以及对环境的散热等因素,利用ABAQUS模拟仿真软件对风电机组高速制动器进行热-结构耦合模拟计算。观察制动盘与摩擦片上的等效应力、节点温度随制动时间的动态变化。利用工程算法确定制动过程中的热流密度和对流换热系数,并将计算结果作为载荷边界进行模拟计算。利用以上两种方法得到的热应力结果作为载荷对制动盘进行疲劳分析,对比探究制动盘的疲劳机理。最后对壳体进行应力分析,明确壳体在最大油压载荷情况下所受应力的最大值及所在位置,为以后的优化和设计提供参考。

关键词：螺旋传热管高速制动器有限元热-流-固耦合热-结构耦合

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