本文關(guān)鍵詞：核電站蒸汽發(fā)生器傳熱管的應(yīng)力分析

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【摘要】：蒸汽發(fā)生器是核電站一回路與二回路的樞紐,傳熱管的根部位置是蒸汽發(fā)生器事故的多發(fā)區(qū)。傳熱管壁厚一般為1mm～1.5mm,因此傳熱管是整個一回路壓力邊界中最薄弱的部分。應(yīng)力腐蝕以及微振磨損是傳熱管發(fā)生破損的最主要原因。本文主要利用ANSYS有限元軟件對蒸汽發(fā)生器傳熱管進行熱與結(jié)構(gòu)耦合分析、模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析以及流固雙向耦合分析。利用有限元軟件分析傳熱管發(fā)生應(yīng)力腐蝕以及微振磨損的特性。拉應(yīng)力的存在是材料發(fā)生應(yīng)力腐蝕破損的關(guān)鍵因素。本文首先對傳熱管進行熱與結(jié)構(gòu)的耦合場分析。計算結(jié)果顯示在傳熱管的內(nèi)壁面主要分布著壓應(yīng)力,而在傳熱管的外壁面則分布著較大的拉應(yīng)力,尤其是在傳熱管的根部附近。分析可知傳熱管的內(nèi)壁面不易發(fā)生應(yīng)力腐蝕破損,而傳熱管的外壁面尤其是在根部附近很容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕破損。分析結(jié)果與事實情況相符。正常工況,傳熱管工作于高溫和高壓環(huán)境之下。高溫與高壓都可能導致傳熱管內(nèi)部產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力,為分析傳熱管產(chǎn)生拉應(yīng)力的主要環(huán)境因素,利用AYSYS有限元軟件分別對傳熱管進行熱分析計算以及結(jié)構(gòu)分析計算。計算結(jié)果顯示傳熱管在高溫條件下內(nèi)部產(chǎn)生的拉應(yīng)力值約比高壓條件下內(nèi)部產(chǎn)生的拉應(yīng)力值大兩個數(shù)量級。得出高溫環(huán)境是導致傳熱管發(fā)生應(yīng)力腐蝕破損的深層原因。傳熱管二次側(cè)流體激勵會引起傳熱管振動,振動導致傳熱管與支撐板和防振條發(fā)生碰撞磨損。一般情況下縱向流引起的振動振幅較小,危害也較小。橫向流是引起振動的主要原因,傳熱管振動受力近似為具有周期性的諧響應(yīng)載荷,通過諧響應(yīng)分析可以清楚傳熱管在流體作用下的動態(tài)響應(yīng)。利用AYSYS有限元軟件完成了對傳熱管的模態(tài)分析,模態(tài)分析計算出傳熱管前3階固有頻率以及對應(yīng)的模態(tài)振型。在模態(tài)分析的基礎(chǔ)上完成了諧響應(yīng)分析,發(fā)現(xiàn)當諧響應(yīng)載荷頻率靠近傳熱管固有頻率時,將導致傳熱管的共振,并給出了傳熱管在發(fā)生共振時內(nèi)部應(yīng)力分布情況。最后利用ANSYS/FLOTRAN對蒸汽發(fā)生器傳熱管進行了流固雙向耦合分析。分析結(jié)果顯示在傳熱管尾部出現(xiàn)了周期性的渦流脫落現(xiàn)象,脫體漩渦離開管道表面使管道表面產(chǎn)生周期性變化的升力和阻力,從而導致管道振蕩,加速傳熱管的失效破損。在流體激勵作用下,傳熱管的內(nèi)部產(chǎn)生了應(yīng)力,并且在管道根部附近應(yīng)力值較大。
【關(guān)鍵詞】：蒸汽發(fā)生器傳熱管 損傷機理 ANSYS 熱固耦合 模態(tài)分析 流固耦合
【學位授予單位】：華北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM623
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本文研究內(nèi)容13-15
• 第二章 有限元軟件簡介、有限元分析理論15-25
• 2.1 ANSYS有限元軟件簡介15-16
• 2.2 有限元分析理論16-25
• 2.2.1 有限元方法計算應(yīng)力16
• 2.2.2 模態(tài)分析理論16-19
• 2.2.3 諧響應(yīng)分析理論19-20
• 2.2.4 FLOTRAN CFD簡介20-25
• 第三章 傳熱管的熱與結(jié)構(gòu)耦合分析25-37
• 3.1 單元類型簡介25-27
• 3.2 傳熱管的熱與結(jié)構(gòu)耦合分析27-33
• 3.2.1 有限元分析方法27
• 3.2.2 有限元分析結(jié)果與討論27-33
• 3.3 傳熱管的熱分析與結(jié)構(gòu)分析33-36
• 3.3.1 傳熱管的熱分析33-34
• 3.3.2 傳熱管的結(jié)構(gòu)分析34-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第四章 傳熱管的模態(tài)分析與諧響應(yīng)分析37-43
• 4.1 單元類型簡介37-38
• 4.2 傳熱管的模態(tài)分析38-39
• 4.2.1 有限元分析方法38
• 4.2.2 有限元分析結(jié)果與討論38-39
• 4.3 傳熱管的諧響應(yīng)分析39-41
• 4.4 本章小結(jié)41-43
• 第五章 傳熱管的流固雙向耦合分析43-52
• 5.1 單元類型簡介43-44
• 5.2 傳熱管的流固雙向耦合分析44-50
• 5.2.1 流固雙向耦合分析數(shù)學模型44-45
• 5.2.2 理論與計算方法45
• 5.2.3 結(jié)果與討論45-50
• 5.3 本章小結(jié)50-52
• 第六章 總結(jié)與展望52-54
• 6.1 總結(jié)52-53
• 6.2 展望53-54
• 參考文獻54-57
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果57-58
• 致謝58-59
• 作者簡介59

【引證文獻】

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 邱金榮;龔自力;賈臻;;核級換熱器流致振動及防振措施研究[A];中國核科學技術(shù)進展報告——中國核學會2009年學術(shù)年會論文集（第一卷·第3冊）[C];2009年

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本文編號：671642