快堆堆本體是大型池式結(jié)構(gòu),其內(nèi)含有很大質(zhì)量的液態(tài)鈉。在地震情況下,容器會(huì)發(fā)生振動(dòng),導(dǎo)致其內(nèi)的液體晃動(dòng),液鈉晃動(dòng)又會(huì)影響容器及堆內(nèi)構(gòu)件的振動(dòng),從而發(fā)生流固耦合效應(yīng),這種流固耦合效應(yīng)可能會(huì)對(duì)容器壁面和主容器內(nèi)的各個(gè)部件如熱屏等產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞,與此同時(shí)可能產(chǎn)生較大的傾覆力矩,破壞主容器的支承。當(dāng)晃動(dòng)波高較大時(shí),極有可能沖擊到主容器上部的錐頂蓋,對(duì)錐頂蓋產(chǎn)生沖擊破壞。為了保證地震情況下堆本體及各個(gè)設(shè)備構(gòu)件的結(jié)構(gòu)完整性,從而保證反應(yīng)堆安全,考慮流固耦合的快堆堆本體液體晃動(dòng)的研究十分必要。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)液體晃動(dòng)的數(shù)值研究主要針對(duì)幾何簡(jiǎn)單的方形或圓柱形水域,而對(duì)于快堆堆本體這種含有內(nèi)部構(gòu)件的復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)的液體晃動(dòng)的研究比較少,因此有必要對(duì)快堆堆本體這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行液體晃動(dòng)的研究。其次,在很多前人關(guān)于液體晃動(dòng)數(shù)值模擬的研究中,阻尼效應(yīng)及流體與結(jié)構(gòu)間的相互耦合作用沒有充分考慮液體,因此有必要考慮液體的阻尼效應(yīng)、流體與結(jié)構(gòu)的相互作用。此外,已經(jīng)開展的快堆堆本體液體晃動(dòng)的數(shù)值模擬方法或模型缺少試驗(yàn)驗(yàn)證,故有必要對(duì)數(shù)值模擬方法或模型開展試驗(yàn)驗(yàn)證。本文采用大型商用軟件ASYS對(duì)快堆堆本體縮比模型內(nèi)液體晃動(dòng)問題進(jìn)行研究,建立純環(huán)域和快堆堆本體復(fù)雜結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu)模型,液體用Fluid30單元和Fluid80單元模擬,結(jié)構(gòu)用Shell63單元模擬,通過耦合重合節(jié)點(diǎn)的方式實(shí)現(xiàn)流固耦合作用。通過模態(tài)分析,研究結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)特性和液體的晃動(dòng)特性,通過動(dòng)力學(xué)時(shí)程分析和譜分析,得到液體的晃動(dòng)波高、液體壓力、結(jié)構(gòu)應(yīng)力強(qiáng)度和整體的合力和合力矩等參數(shù)。同時(shí)與地震臺(tái)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比對(duì),驗(yàn)證計(jì)算方法可行性和計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。1.通過本文研究,證明了這種有限元方法對(duì)于研究快堆堆本體復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)的液體晃動(dòng)問題是合理可行的。2.通過對(duì)純環(huán)域和快堆堆本體復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)液體晃動(dòng)特性的研究發(fā)現(xiàn),堆內(nèi)構(gòu)件的存在首先會(huì)降低液體的模態(tài)頻率,一階模態(tài)頻率減低16.93%,其次會(huì)對(duì)液體晃動(dòng)起抑制作用,液體的最大波高減低28.87%,最大液動(dòng)壓力降低20.31%,故在保守情況下可以用純環(huán)域的波高和壓力代替復(fù)雜堆本體內(nèi)液體的晃動(dòng)波高和液動(dòng)壓力值。3.Fluid80單元可模擬液體的晃動(dòng)特性,可提取液體的晃動(dòng)頻率、晃動(dòng)波高和液動(dòng)壓力等值。在正弦二波激勵(lì)下,當(dāng)液體的阻尼比為12%時(shí),晃動(dòng)波高的有限元計(jì)算值和試驗(yàn)測(cè)量值的誤差在10%以內(nèi),液動(dòng)壓力的有限元計(jì)算值和試驗(yàn)測(cè)量值的誤差在15%以內(nèi)。Fluid30單元可用來研究非晃動(dòng)液體的流固耦合問題。4.通過Fluid80、Fluid30及附加質(zhì)量三種方式模擬液體時(shí),發(fā)現(xiàn)在考慮流固耦合和不考慮流固耦合下,結(jié)構(gòu)的應(yīng)力強(qiáng)度相差不大,同時(shí)液體的一階晃動(dòng)頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于結(jié)構(gòu)的一階振動(dòng)頻率,說明流固耦合效應(yīng)對(duì)該模型的影響比較小。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TL433
【部分圖文】：

Ｓｈｅｌｌ６３Ｆｌｕｉｄ８０??單元和ＦｌｕｕＢＯ單元模擬。材料參數(shù)如表２－１所示，純圓環(huán)域的結(jié)構(gòu)尺寸隨具體??問題而定，環(huán)形區(qū)域液體高度為〇．１５５ｍ。試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕Y(jié)構(gòu)材料為有機(jī)玻璃，環(huán)??形區(qū)域內(nèi)液體采用與試驗(yàn)相同的水。??表２－１材料參數(shù)??密度Ｐ?彈性模量Ｅ?黏度ｕ?聲速Ｃ??材料?泊松比Ｈ??（ｋｇ／ｍ３）?（ｐａ）?（Ｐａ－ｓ）?（ｍ／ｓ）??有機(jī)玻璃?１丨８０?３．３Ｅ９?０．３７?／?／??水?ＷＯＯ?２．１８Ｅ９?／?１．０１Ｅ－３?１４００??２．１．２單元類型??１．?Ｈｕｉｄ３０?單元??Ｆｌｕｉｄ３０單元為八節(jié)點(diǎn)的六面體單元，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有四個(gè)方向的自由度，Ｘ、Ｙ、??Ｚ三個(gè)方向的位移自由度和一個(gè)壓力自由度，可以用來模擬流體的流固耦合問題，流體單元不可壓縮、不能流動(dòng)。??

?？③」??Ｃ０?』??圖２－２?Ｆｌｕｉｄ８０單元幾何??３．?Ｓｈｅｌｌ６３?單元??Ｓｈｅｌｌ６３單元用來模擬模型的所有結(jié)構(gòu)部分，單元具有彎曲和薄膜特性，為??四節(jié)點(diǎn)的平面殼單元，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有六個(gè)自由度，包括ｘ、ｙ、ｚ方向的平動(dòng)自由度??和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，可以模擬結(jié)構(gòu)的彈性性能和大變形特性。??２．ｉｋ??（５；?（ｔ）?》?Ｔｒｉｓｎ＾ｉｉａｒ?Ｏｆ＾ｉｃｏ??ｘＤ?＝?Ｅｌｅｍｅｎｔ?ｘ－ａｘｉｓ?ｉｆ?ＥＳＹＳ?ｉｓ?ｎｏｔ?ｓｕｐｐｌｉｅｄ，??ｘ?＝?Ｅｌｅｍｅｎｔ?ｘ－ａｘｉｓ?ｉｆ?ＥＳＹＳ?Ｉｓ?ｓｕｐｐｌｉｅｄ．??圖２－３?Ｓｈｅｌｌ６３單元幾何??９??

圖２－２?Ｆｌｕｉｄ８０單元幾何??
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本文編號(hào)：2890053