發(fā)布時(shí)間：2021-03-12 22:08

　　核主泵是核電站反應(yīng)堆一回路主冷卻裝置,是核電站中唯一的不間斷動(dòng)力來(lái)源,被譽(yù)為核電站的“心臟”。核主泵主軸作為核主泵的核心部件,其安全可靠運(yùn)行顯得至關(guān)重要,然而其在高溫高壓強(qiáng)輻射環(huán)境中由于遭受冷水反復(fù)沖擊而產(chǎn)生熱疲勞裂紋的問(wèn)題一直制約著我國(guó)乃至世界核電裝備的發(fā)展,本文圍繞這一問(wèn)題展開(kāi)研究。針對(duì)在高溫環(huán)境下工作的核主泵主軸部件遭受冷卻水反復(fù)沖擊而容易出現(xiàn)裂紋的問(wèn)題,提出通過(guò)仿生表面微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),利用水低熱擴(kuò)散率的特性,在被熱沖擊表面產(chǎn)生隔熱水膜,從而降低瞬態(tài)熱沖擊過(guò)程中表層結(jié)構(gòu)的熱應(yīng)力,防止結(jié)構(gòu)熱疲勞損傷。針對(duì)這一設(shè)想,本文采用有限元與無(wú)限元結(jié)合的辦法,解決熱應(yīng)力分析的多尺度問(wèn)題。利用COMSOL多場(chǎng)耦合分析軟件,對(duì)瞬態(tài)熱沖擊條件下,表面微結(jié)構(gòu)的溫度場(chǎng)與熱應(yīng)力分布進(jìn)行分析,研究了沖擊時(shí)間、微結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)和流體粘性底層厚度等對(duì)微結(jié)構(gòu)表面熱沖擊防護(hù)能力的影響。研究發(fā)現(xiàn),表面微柱或微管結(jié)構(gòu)對(duì)降低短時(shí)間冷水沖擊產(chǎn)生的表面熱應(yīng)力具有顯著效果,同時(shí)在微結(jié)構(gòu)與基底之間存在最優(yōu)過(guò)渡曲面使表面熱應(yīng)力最小化,并且考察了幾何參數(shù)對(duì)最優(yōu)過(guò)渡曲面的的影響。 

【文章來(lái)源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 核主泵及主軸結(jié)構(gòu)
    1.3 研究概況
        1.3.1 當(dāng)前熱防護(hù)問(wèn)題研究現(xiàn)狀
        1.3.2 主要研究手段
    1.4 本文主要工作內(nèi)容
2 熱防護(hù)計(jì)算的基本理論
    2.1 傳熱學(xué)基本理論
        2.1.1 傅里葉傳導(dǎo)
        2.1.2 對(duì)流換熱模型
    2.2 有限元基本理論
        2.2.1 COMSOL軟件簡(jiǎn)介及計(jì)算流程
        2.2.2 熱力耦合有限元基本理論
        2.2.3 無(wú)限元基本理論
3 微柱及微管結(jié)構(gòu)的熱防護(hù)計(jì)算
    3.1 微柱及微管結(jié)構(gòu)的幾何模型
    3.2 微柱及微管結(jié)構(gòu)熱防護(hù)數(shù)值計(jì)算模型
    3.3 定義單元類型與網(wǎng)格劃分
    3.4 計(jì)算結(jié)果的網(wǎng)格獨(dú)立性分析
    3.5 采用無(wú)限元計(jì)算結(jié)果的驗(yàn)證
    3.6 本章小結(jié)
4 微柱及微管結(jié)構(gòu)熱防護(hù)計(jì)算結(jié)果分析
    4.1 熱沖擊時(shí)間對(duì)微柱及微管結(jié)構(gòu)的熱防護(hù)性能的影響
    4.2 過(guò)渡曲面參數(shù)對(duì)微柱及微管結(jié)構(gòu)的熱防護(hù)性能的影響
    4.3 粘性底層厚度對(duì)微柱及微管結(jié)構(gòu)的熱防護(hù)性能的影響
    4.4 邊界溫差對(duì)微柱及微管結(jié)構(gòu)的熱防護(hù)性能的影響
    4.5 本章小結(jié)
5 幾何參數(shù)對(duì)微柱及微管結(jié)構(gòu)的熱防護(hù)性能及最優(yōu)過(guò)渡曲面的的影響分析
    5.1 細(xì)長(zhǎng)比對(duì)微柱及微管結(jié)構(gòu)的熱防護(hù)性能的影響
    5.2 間隙比對(duì)微柱及微管結(jié)構(gòu)的熱防護(hù)性能的影響
    5.3 微管的管壁厚度對(duì)微管結(jié)構(gòu)的熱防護(hù)性能的影響
    5.4 微柱及微管的高度h對(duì)微柱及微管結(jié)構(gòu)最優(yōu)過(guò)渡曲面的影響
    5.5 微柱及微管的直徑d對(duì)微柱及微管結(jié)構(gòu)最優(yōu)過(guò)渡曲面的影響
    5.6 本章小結(jié)
6 結(jié)論及展望
    6.1 本文主要結(jié)論
    6.2 后續(xù)工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]新型板式換熱器內(nèi)高粘性流體傳熱與流動(dòng)特性研究[D]. 欒志堅(jiān).山東大學(xué) 2009

碩士論文
[1]核主泵主軸表面熱疲勞分析[D]. 胡光舉.大連理工大學(xué) 2012
[2]核主泵葉輪非定常流場(chǎng)及疲勞壽命可靠性分析[D]. 李穎.上海交通大學(xué) 2009
[3]斷電事故下核主泵流動(dòng)及振動(dòng)特性研究[D]. 劉夏杰.上海交通大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3079064