蒸汽發(fā)生器傳熱管雙向流熱固耦合數(shù)值分析
發(fā)布時間:2021-02-13 06:40
蒸汽發(fā)生器傳熱管在一、二次側(cè)載荷作用下發(fā)生變形,傳熱管的變形又會反作用影響一、二次側(cè)流動,本文以大亞灣核電站蒸汽發(fā)生器為研究對象,根據(jù)相似原理,不考慮支撐板的影響,建立單元管簡化物理模型。借助Workbench平臺,實現(xiàn)計算流體力學(xué)軟件CFX與計算結(jié)構(gòu)力學(xué)軟件Transient Structual之間數(shù)據(jù)的雙向傳遞,得到蒸汽發(fā)生器預(yù)熱段單相流動區(qū)域和沸騰段兩相流動區(qū)域流固相互作用下流體域熱工水力參數(shù)和傳熱管位移、機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力及總應(yīng)力的變化規(guī)律。對于預(yù)熱段,傳熱管在壓力載荷作用下以及壓力載荷與溫度載荷共同作用下向第三象限偏移。沿高度方向,傳熱管內(nèi)外側(cè)溫差減小導(dǎo)致熱應(yīng)力不斷減小,機(jī)械應(yīng)力與總應(yīng)力先增加后減小,應(yīng)力為矢量,總應(yīng)力不等于熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力代數(shù)和,隨負(fù)荷降低,載荷降低,相同高度熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力與總應(yīng)力減小。沿壁厚方向,熱應(yīng)力先減小后增加,機(jī)械應(yīng)力逐漸減小,總應(yīng)力逐漸增加,隨負(fù)荷降低,載荷降低導(dǎo)致相同厚度熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力和總應(yīng)力減小。沿圓周方向,傳熱管內(nèi)外側(cè)溫差周期性變化導(dǎo)致熱應(yīng)力周期性變化,傳熱管的偏移導(dǎo)致機(jī)械應(yīng)力與總應(yīng)力關(guān)于偏移方向?qū)ΨQ分布,隨負(fù)荷降低,載荷降低,相同角度處,...
【文章來源】:哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:84 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
核電站簡化原理圖
藏的能量通過裂變釋放出來,并進(jìn)行和平利用。核能的和平利用是上世紀(jì)人類最杰出的成就之一,對社會的進(jìn)步起到了巨大的推進(jìn)作用。核能被認(rèn)為是唯一可以替代常規(guī)能源的安全、可靠、清潔的能源。核電是生產(chǎn)和生活中核能的主要應(yīng)用形式[2]。1.1.1 研究意義自從 1954 年第一座核電站建成以來,核電的發(fā)展十分迅速,到 2009 年底,正在運行的核電機(jī)組有四百多座,大多數(shù)為第二代核電。壓水堆核電站主要由反應(yīng)堆、一回路、二回路、循環(huán)水系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、輸配電系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)組成,核電站簡化原理圖示于圖1.1。一回路為反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng),一回路內(nèi)的高溫高壓水,由冷卻劑泵輸運,流經(jīng)堆芯并吸收堆芯所釋放出的熱量,之后進(jìn)入蒸汽發(fā)生器,通過傳熱管,將熱量傳遞給二次側(cè)給水,然后含硼水由冷卻劑泵送回反應(yīng)堆。二回路為蒸汽和動力轉(zhuǎn)換系統(tǒng),由汽輪機(jī)、凝結(jié)水泵、給水泵、給水加熱器、除氧器等設(shè)備組成,給水在在蒸汽發(fā)生器內(nèi)吸收一回路所傳遞的熱量而變成微過熱蒸汽,推動汽輪機(jī)做功[2]。
圖 2.1 近壁區(qū)域流速分布 圖 2.2 壁面區(qū)域計算方法圖 2.3 壁面區(qū)域流速分層結(jié)構(gòu) 圖 2.4 T 與 y 的關(guān)系在壁面區(qū),法向距離與速度無量綱處理方法為:py uy 或1 4 1 2py C ky wu uuu : y 為距離無量綱參數(shù);y 為第一個節(jié)點到壁面的距離,m;u 為速度無量
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]正方形順排排列四圓柱流致振動響應(yīng)研究[J]. 及春寧,陳威霖,徐萬海. 振動與沖擊. 2016(11)
[2]兩相流模型在直流蒸汽發(fā)生器熱工水力分析中的比較研究[J]. 劉建閣,陳軍,孫吉良,賴誠. 原子能科學(xué)技術(shù). 2016(03)
[3]高溫氣冷堆蒸汽發(fā)生器管板溫度場與應(yīng)力場分析[J]. 邵海磊,劉彤,王珂,劉遵超,劉敏珊. 化工設(shè)備與管道. 2015(06)
[4]基于雙向流固耦合的混流泵葉輪力學(xué)特性研究[J]. 李偉,楊勇飛,施衛(wèi)東,季磊磊,蔣小平. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報. 2015(12)
[5]傳熱管流體誘導(dǎo)振動特性的數(shù)值研究[J]. 馮志鵬,臧峰剛,張毅雄. 原子能科學(xué)技術(shù). 2014(10)
[6]汽車排氣管流固耦合應(yīng)力計算[J]. 豐程嵐,閆偉,傅松. 內(nèi)燃機(jī)與動力裝置. 2014(05)
[7]多相流作用下水下剛性跨接管流致振動特性數(shù)值模擬方法研究[J]. 馬亞成,唐文勇,王晉. 船海工程. 2014(04)
[8]蒸汽發(fā)生器傳熱管束過冷沸騰區(qū)兩相流動數(shù)值模擬[J]. 王成龍,叢騰龍,田文喜,秋穗正,蘇光輝. 原子能科學(xué)技術(shù). 2014(08)
[9]彈性管渦致振動的理論模型與數(shù)值模擬[J]. 馮志鵬,臧峰剛,張毅雄,余曉菲,葉獻(xiàn)輝. 應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué). 2014(05)
[10]基于流固耦合的蒸汽發(fā)生器換熱管結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析[J]. 孫寶芝,鄭陸松,韓文靜,張國磊,劉尚華. 化工學(xué)報. 2014(S1)
碩士論文
[1]考慮關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)的氣缸蓋熱—流—固耦合仿真分析[D]. 楊松林.北京理工大學(xué) 2016
[2]內(nèi)外充液換熱管流體誘導(dǎo)振動雙向流固耦合作用機(jī)理的數(shù)值模擬研究[D]. 朱雨.南昌大學(xué) 2015
[3]內(nèi)外流共同作用下立管流固耦合振動數(shù)值模擬[D]. 馬粵.西南石油大學(xué) 2015
[4]基于弱流固耦合方法的換熱器流體誘導(dǎo)振動失效分析[D]. 王軍政.華東理工大學(xué) 2011
[5]結(jié)構(gòu)入水問題的流固耦合仿真分析[D]. 陳福.清華大學(xué) 2008
本文編號:3032121
【文章來源】:哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:84 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
核電站簡化原理圖
藏的能量通過裂變釋放出來,并進(jìn)行和平利用。核能的和平利用是上世紀(jì)人類最杰出的成就之一,對社會的進(jìn)步起到了巨大的推進(jìn)作用。核能被認(rèn)為是唯一可以替代常規(guī)能源的安全、可靠、清潔的能源。核電是生產(chǎn)和生活中核能的主要應(yīng)用形式[2]。1.1.1 研究意義自從 1954 年第一座核電站建成以來,核電的發(fā)展十分迅速,到 2009 年底,正在運行的核電機(jī)組有四百多座,大多數(shù)為第二代核電。壓水堆核電站主要由反應(yīng)堆、一回路、二回路、循環(huán)水系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、輸配電系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)組成,核電站簡化原理圖示于圖1.1。一回路為反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng),一回路內(nèi)的高溫高壓水,由冷卻劑泵輸運,流經(jīng)堆芯并吸收堆芯所釋放出的熱量,之后進(jìn)入蒸汽發(fā)生器,通過傳熱管,將熱量傳遞給二次側(cè)給水,然后含硼水由冷卻劑泵送回反應(yīng)堆。二回路為蒸汽和動力轉(zhuǎn)換系統(tǒng),由汽輪機(jī)、凝結(jié)水泵、給水泵、給水加熱器、除氧器等設(shè)備組成,給水在在蒸汽發(fā)生器內(nèi)吸收一回路所傳遞的熱量而變成微過熱蒸汽,推動汽輪機(jī)做功[2]。
圖 2.1 近壁區(qū)域流速分布 圖 2.2 壁面區(qū)域計算方法圖 2.3 壁面區(qū)域流速分層結(jié)構(gòu) 圖 2.4 T 與 y 的關(guān)系在壁面區(qū),法向距離與速度無量綱處理方法為:py uy 或1 4 1 2py C ky wu uuu : y 為距離無量綱參數(shù);y 為第一個節(jié)點到壁面的距離,m;u 為速度無量
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]正方形順排排列四圓柱流致振動響應(yīng)研究[J]. 及春寧,陳威霖,徐萬海. 振動與沖擊. 2016(11)
[2]兩相流模型在直流蒸汽發(fā)生器熱工水力分析中的比較研究[J]. 劉建閣,陳軍,孫吉良,賴誠. 原子能科學(xué)技術(shù). 2016(03)
[3]高溫氣冷堆蒸汽發(fā)生器管板溫度場與應(yīng)力場分析[J]. 邵海磊,劉彤,王珂,劉遵超,劉敏珊. 化工設(shè)備與管道. 2015(06)
[4]基于雙向流固耦合的混流泵葉輪力學(xué)特性研究[J]. 李偉,楊勇飛,施衛(wèi)東,季磊磊,蔣小平. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報. 2015(12)
[5]傳熱管流體誘導(dǎo)振動特性的數(shù)值研究[J]. 馮志鵬,臧峰剛,張毅雄. 原子能科學(xué)技術(shù). 2014(10)
[6]汽車排氣管流固耦合應(yīng)力計算[J]. 豐程嵐,閆偉,傅松. 內(nèi)燃機(jī)與動力裝置. 2014(05)
[7]多相流作用下水下剛性跨接管流致振動特性數(shù)值模擬方法研究[J]. 馬亞成,唐文勇,王晉. 船海工程. 2014(04)
[8]蒸汽發(fā)生器傳熱管束過冷沸騰區(qū)兩相流動數(shù)值模擬[J]. 王成龍,叢騰龍,田文喜,秋穗正,蘇光輝. 原子能科學(xué)技術(shù). 2014(08)
[9]彈性管渦致振動的理論模型與數(shù)值模擬[J]. 馮志鵬,臧峰剛,張毅雄,余曉菲,葉獻(xiàn)輝. 應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué). 2014(05)
[10]基于流固耦合的蒸汽發(fā)生器換熱管結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析[J]. 孫寶芝,鄭陸松,韓文靜,張國磊,劉尚華. 化工學(xué)報. 2014(S1)
碩士論文
[1]考慮關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)的氣缸蓋熱—流—固耦合仿真分析[D]. 楊松林.北京理工大學(xué) 2016
[2]內(nèi)外充液換熱管流體誘導(dǎo)振動雙向流固耦合作用機(jī)理的數(shù)值模擬研究[D]. 朱雨.南昌大學(xué) 2015
[3]內(nèi)外流共同作用下立管流固耦合振動數(shù)值模擬[D]. 馬粵.西南石油大學(xué) 2015
[4]基于弱流固耦合方法的換熱器流體誘導(dǎo)振動失效分析[D]. 王軍政.華東理工大學(xué) 2011
[5]結(jié)構(gòu)入水問題的流固耦合仿真分析[D]. 陳福.清華大學(xué) 2008
本文編號:3032121
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