屏蔽式核主泵飛輪作為非能動(dòng)安全系統(tǒng)的一環(huán),屬于核安全相關(guān)部件,受核安全局監(jiān)管。其作用是在全場(chǎng)斷電的情況下,仍能維持一定的惰轉(zhuǎn)時(shí)間以排出堆芯的殘余熱量,避免堆內(nèi)的燃料組件持續(xù)升溫直至燒毀。在常規(guī)工況下,飛輪被包圍在間隙流場(chǎng)中,上下端又存在較大的溫差,工作環(huán)境十分復(fù)雜,以往的研究分析中往往忽略間隙流場(chǎng)導(dǎo)致的溫度分布變化對(duì)飛輪結(jié)構(gòu)完整性的影響,本次研究對(duì)這一因素加以考慮并應(yīng)用至后續(xù)分析之中。與此同時(shí),飛輪表面存在由裝配或加工失誤導(dǎo)致的初始裂紋,其在交變載荷作用下會(huì)隨著循環(huán)周期的增加而不斷發(fā)展直至臨界,最終導(dǎo)致飛輪發(fā)生斷裂失效,影響核主泵壽期內(nèi)的安全運(yùn)行。國(guó)內(nèi)外學(xué)者往往將飛輪簡(jiǎn)化為半無(wú)限大體并結(jié)合半經(jīng)驗(yàn)公式,或參照ASME附錄G中的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子。但這兩種方法并不適用于結(jié)構(gòu)、受力復(fù)雜的雙金屬飛輪,所以有必要對(duì)以往的計(jì)算方法進(jìn)行修正。本次研究針對(duì)屏蔽式核主泵飛輪,建立了存在裂紋的三維飛輪模型,應(yīng)用有限元法計(jì)算飛輪裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子,揭示了應(yīng)力強(qiáng)度因子隨轉(zhuǎn)速,裂紋深度及長(zhǎng)度的變化規(guī)律,利用所得規(guī)律修正應(yīng)力強(qiáng)度因子的計(jì)算公式,并結(jié)合Paris公式對(duì)飛輪裂紋進(jìn)行壽命評(píng)估,解決了以往研究方法中存在的適用性問(wèn)題。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TM623
【部分圖文】：

屏蔽式核主泵結(jié)構(gòu)示意圖

飛輪間隙流場(chǎng)

間隙流場(chǎng)湍流模型選取環(huán)向間隙流場(chǎng)的寬度僅約 10mm，遠(yuǎn)小于飛輪保持環(huán)及電機(jī)的形態(tài)是典型的 Taylor-Couette 流[27]。Taylor-Couette 流由夾在兩隙中的粘性流體組成，當(dāng)角速度較低時(shí)，為 Couette 流，當(dāng)內(nèi)過(guò)某一臨界值時(shí)，Couette 流失穩(wěn)并進(jìn)入第二穩(wěn)態(tài)——其特點(diǎn)形渦，名為 Taylor 流。Taylor-Couette 流是通過(guò)與雷諾數(shù)有關(guān)的，已知 Talyor 數(shù)的表達(dá)式為：rTar r 為圓筒的半徑； 為圓筒的轉(zhuǎn)速； 為圓筒的間隙； 為流。而當(dāng)泰勒數(shù)處于一定的范圍之時(shí)，就會(huì)在流體中螺旋渦出現(xiàn)個(gè)穩(wěn)定二次流圖案，一個(gè)堆在另一個(gè)的頂部，即泰勒渦，從而量交換，其形式可參照?qǐng)D 2-3 所示[28]。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2837487