高温气冷堆蒸汽发生器中的热流固耦合

来源 :华北电力大学(北京)   | 被引量 : 0次 | 上传用户:wumin6230
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
蒸汽发生器(SG)是任何发电厂中最重要的组成部分之一。基本上它起到了热交换器的作用,将来自反应堆堆芯的冷却剂的热量传递到给水中,然后将给水转化为水蒸汽。产生的水蒸汽将带动涡轮机做功。SG的作用是至关重要,因为它有助于调节反应堆内的温度。SG的失效将会导致非常危险的情况,从而导致非常严重的事故。SG的建模需要非常仔细的分析,在设计时也必须注意,以确保工厂的安全性和可靠性。在SG的设计中,运行工况下的温度、压力、转速等是影响SG性能的重要因素。此外,还必须对SG内部的应力、应变和变形等静力结构分析进行分析。了解在压力下或正常条件下变形的区域是非常重要的,因为这些区域可能由于疲劳而发生裂纹。为了更好、更快、优化蒸汽发生器的设计决策以及冷却剂和材料的选择,就需要进行这样的分析。因此,在SG上应用了先进的数值模拟方法,以确保SG在正常工作条件下的性能。
  本文研究的目的是对我国实验高温气冷堆(HTGR-10)的蒸汽发生器进行热流固耦合分析。对蒸汽发生器进行了建模,并对其进行了边界条件和结构分析。蒸汽发生器是电厂系统的重要组成部分,是保证电厂安全、高效运行的关键部件。为了预测蒸汽发生器管内的热分布,必须考虑一次侧和二次侧之间的耦合传热。
  采用ANSYSFluent软件进行分析,采用有限元法完成任务。分析了蒸汽发生器内部的温度分布。确定了冷却剂和给水的温度分布、压力分布和速度分布。在静力结构分析中,计算了等效应力、等效弹性应变以及在此条件下钢管产生的总变形。我们看到给水的温度随着在管内上升而不断升高,而冷却剂(氦气)的温度随着在管内下降而下降。冷却剂的压力随着它在壳体内向下流动而减小。同样地,给水的流速在其他区域比在壁面上要高。管中产生的等效应力、等效弹性应变和总变形高度依赖于系统温度、管材料和管的几何构型。
其他文献
随着航空宇航技术的快速发展,防御敌方空中打击和提升己方高价值飞行器突防能力越发受到重视。本文以导弹末段拦截敌方来袭空中机动目标的拦截制导律设计和主动防御协同拦截制导律设计两类问题为研究主线,一方面考虑到在设计拦截制导律的过程中需要提升制导指令的动态性能,降低制导控制增益的设计难度。例如,通过降低制导指令随预设状态的偏差敏感度以提升制导指令的动态特性(制导指令光滑连续,降低累积控制消耗和指令跟踪误差
直升机舱内噪声十分严重,如何降低直升机舱内的噪声水平已经成为现代直升机研制过程中必须关注的问题。本文以直升机主减速器齿轮啮合产生的中频振动及诱发的舱内宽频噪声控制为背景,研究局域共振型主减速器周期撑杆的减振及降噪特性。本文研究工作包括以下部分:(1)提出一种局域共振型主减速器周期撑杆方案。基于传递矩阵法分别建立了单振子、串联双振子和并联双振子局域共振型主减周期撑杆动力学分析模型,根据边界条件获得整
学位
驻涡燃烧室(Trapped Vortex Combustor, 简称TVC)自提出以来已经历了二十多年的研究与发展,但目前的研究成果距离实际工程应用还有一定距离,这不仅有工程技术上的限制,更受限于驻涡燃烧室基础理论研究还不够深入,尤其是针对采用液态燃料的驻涡燃烧室油气组织方法方面的研究,主要包括:流场结构组织及控制研究、与流场结构相匹配的供油方式及燃油分布特性研究、凹腔与主流的油气匹配特性等研究。
随着航空、航天、兵器等领域的高速发展,降落伞的工作包线从亚声速扩展到了超声速,超声速降落伞已经成为回收着陆领域的研究热点,但超声速降落伞的相关理论并不成熟,其设计及分析主要依赖于亚音速下的理论方法及经验公式,在超声速领域存在极大的误差。本文主要基于伞衣织物材料透气及柔性两个重要特点开展超声速降落伞的性能研究,旨在逐步构建超声速降落伞的理论体系和分析方法,为超声速降落伞的设计提供依据。本文的具体工作
由于在厚度方向无高性能的纤维,复合材料层合板的层间性能较弱。Z-pin技术通过在层合板厚度方向植入碳针以提高界面性能。本文开展了与 Z-pin 增强复合材料相关的试验及多尺度有限元分析研究。主要研究内容包括:  (1) 通过有限元单胞模型研究了 Z-pin 的植入对复合材料单向板弹性性能的影响。单胞模型中考虑了 Z-pin 植入引起的“眼形”树脂区及纤维变向,并对单胞施加了周期性边界条件。通过与文
学位
层合复合材料除具备复合材料的抗疲劳、耐腐蚀等优良性能外,还具有铺层可设计、加工工艺简单、材料成本较低等优点,已广泛用于航空、航天等领域,但层合复合材料在复杂载荷作用下的静力学行为及疲劳特性的研究还非常有限。本文针对层合复合材料,系统地研究了拉-扭组合载荷作用下的多轴力学行为及疲劳寿命预测模型,主要研究工作及研究结论如下:  (1)开展了不同偏轴拉伸角下复合材料单向板的试验研究。分别进行了不同偏轴拉
学位
层合板挤压失效是限制复合材料机械连接力学性能与整体结构系统承载效率的关键因素。然而,由于其复杂的失效机理以及对设计参数的高敏感性,发展对应的可靠且准确的失效分析方法是极为困难的。本文旨在系统性地发展并验证高保真度高可靠度的复合材料机械连接挤压失效虚拟试验技术,围绕挤压失效机理从物理观测、失效预测模型构建与验证以及增强设计三个方面开展研究工作。  首先,结合多种测量和检测手段(数字图像相关技术、二维
学位
飞机装配是飞机制造的重要组成部分,是飞机研制的关键和核心技术,大部件对接是飞机装配的主要工作内容之一。在飞机大部件对接时,不仅需要确保大部件位姿准确度,同时需要保障大部件之间的对合特征协调准确度,从而最大程度上提高装配连接寿命与安全性。  通过近十年的研究攻关,目前我国已经具备一定的大部件自动对接技术基础,但在面向对合状态优化的自动对接技术方面研究较少。以大部件交点式对接为例,常用的激光跟踪仪等大
学位
板料冲压成形是一种相当重要的塑性加工技术,广泛应用于汽车、电器、船舶、航空制造等领域,对于一些结构形状复杂的零件无法通过一次冲压成形,则需要通过多工序成形方法实现。传统的板料成形工艺主要依靠以往的经验,通过多次试模、修模完成。高强钢等先进材料凭借其优异的力学特性得到越来越多的应用,但是这些材料在成形阶段容易出现起皱、拉裂、回弹超差等缺陷,这些问题也大大增加了零件质量控制的难度。随着板料成形有限元仿
学位
非能动安全特性是第三代核能系统的重要特征之一。在2011年日本福岛核事故之后,国际核能界加强了对核电厂安全壳完整性的关注。以此为背景,本文针对两种可用于压水堆核电厂混凝土安全壳完整性保障的PCS(Passivecontainmentcoolingsystem非能动安全壳热量导出系统)方案,采用数值模拟的方法研究了两种方案对应的系统的运行性能。在此基础上,对闭式非能动安全壳热量导出系统开展了优化设计