新型分段式设计燃料棒流致振动分析

闵光云; 吴海; 卢志威; 郭严; 廖业宏; 李沂垅; 姜乃斌

doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240125

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

新型分段式设计燃料棒流致振动分析

研究论文 | 更新时间：2024-09-29

- 新型分段式设计燃料棒流致振动分析
- Flow-induced vibration characteristics of novel segmented-design fuel rod
- 中山大学学报(自然科学版)(中英文) 2024年63卷第4期页码：78-87
- 作者机构：
  
  1.中山大学中法核工程与技术学院，广东珠海 519082
  2.中广核研究院有限公司，广东深圳 518026
- 作者简介：
  
  闵光云（1995年生），男；研究方向：反应堆结构力学；E-mail：mingy6@mail2.sysu.edu.cn
  姜乃斌（1980年生），男；研究方向：反应堆结构力学；E-mail：jiangnb@mail.sysu.edu.cn
- 基金信息：
  
  广东省重点领域研发计划(2021B0101250002);国家自然科学基金(11872060)
- DOI：10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240125
  中图分类号： TL352
- 纸质出版日期：2024-07-25，
  
  网络出版日期：2024-06-21，
  
  收稿日期：2024-04-20，
  
  录用日期：2024-05-27
- 稿件说明：
移动端阅览
闵光云,吴海,卢志威等.新型分段式设计燃料棒流致振动分析[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2024,63(04):78-87.

MIN Guangyun,WU Hai,LU Zhiwei,et al.Flow-induced vibration characteristics of novel segmented-design fuel rod[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2024,63(04):78-87.
闵光云,吴海,卢志威等.新型分段式设计燃料棒流致振动分析[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2024,63(04):78-87. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240125.

MIN Guangyun,WU Hai,LU Zhiwei,et al.Flow-induced vibration characteristics of novel segmented-design fuel rod[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2024,63(04):78-87. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240125.

摘要

以某新型分段式设计燃料棒为研究对象，基于ANSYS-APDL和多跨连续梁理论建立了有限元模型，该有限元模型将燃料棒等效为BEAM 4梁单元，将刚凸和弹簧片等效为COMBIN 14弹簧单元。接着，基于ANSYS-APDL所得模态数据和半经验公式系统地研究了湍流激振、流弹失稳以及漩涡脱落现象，并与传统结构的燃料棒进行了对比。最后，评估了格架失效对燃料棒湍流激振、流弹失稳以及漩涡脱落现象的影响。

Abstract

A finite element model （FEM） is established based on ANSYS-APDL and multi-span continuous beam theory for a new novel segmented-design fuel rod （NSDFR）. The FEM equivalent the fuel rod to a BEAM 4 element， the dimple and spring to a COMBIN 14 element. Subsequently， based on the mode data obtained from ANSYS-APDL and semi-empirical equations， the characteristics of turbulent excitation， flow instability， and vortex shedding are systematically studied，as soon as compared with traditional structures. Finally， the impact of grid failure on turbulent excitation， flow instability， and vortex shedding of fuel rods is evaluated.

关键词

新型分段式设计燃料棒流致振动格架失效ANSYS-APDL

Keywords

NSDFRflow-induced vibrationgrid failureANSYS-APDL

references

黑宝平，高付海，李晓轩， 2017. 轴向流动液态钠中燃料元件的振动响应分析［J］. 地震工程与工程振动， 37（4）： 189-193.

黄恒，刘彤，周跃民， 2015. 压水堆燃料棒在轴向流作用下的随机振动响应研究［J］. 原子能科学技术， 49（3）： 468-472.

姜乃斌，熊夫睿，冯志鹏，等， 2020. 动力与过程装备部件的流致振动：实用工作手册［M］.上海：上海交通大学出版社.

刘鹏亮，陈飙松，范晨光，等， 2020. 多约束燃料棒自由振动特性［J］. 西南交通大学学报， 55（2）： 428-434.

刘雨，陆道纲，汪喆，等， 2017. 超临界水堆燃料棒流致振动简化模型［J］. 核科学与工程， 37（3）： 362-366.

闵光云，冯琳娜，姜乃斌，2024.基于POD方法的EPR燃料棒流致振动特性分析［J］.力学学报，56（3）：659-669.

齐欢欢，冯志鹏，姜乃斌，等， 2018a. 格架夹持失效对燃料棒流弹稳定性及漩涡脱落影响的数值研究［J］. 核动力工程， 39（4）： 182-186.

齐欢欢，冯志鹏，姜乃斌，等， 2018b. 格架松弛对燃料棒湍流激励及微振磨损的影响研究［J］. 原子能科学技术， 52（10）： 1810-1816.

王玺，陈力奋，钱浩，等， 2012. 定位格架弹性约束对燃料棒振动特性的影响［J］. 振动与冲击， 31（5）： 165-170.

杨世豪，赖姜，谭添才，等， 2022. 蒸汽发生器传热管束流弹失稳现象中的基础力学问题研究［J］. 核动力工程， 43（S1）： 103-110.

赵书峰，孙靖雅，徐时吟，等， 2022. 寿期末全尺寸燃料棒振动特性研究与验证［J］. 噪声与振动控制， 42（3）： 122-126.

张伟伟，豆子皓，李新涛，等， 2020. 桥梁若干流致振动与卡门涡街［J］. 空气动力学学报， 38（3）： 405-412.

朱勇，秦加明，任红兵，等， 2014. 基于ANSYS的蒸汽发生器传热管流致振动分析程序［J］. 核动力工程， 35（4）： 17-20.

AMSE， 2013. ASME’s boiler and pressure vessel code［S］. New York： The American Society of Mechanical Engineers.

CHRISTON M A， LU R， BAKOSI J， et al， 2016. Large-eddy simulation， fuel rod vibration and grid-to-rod fretting in pressurized water reactors［J］. J Comput Phys， 322： 142-161.

GADELHAK I， MUREITHI N， KARAZIS K， 2023. Fluidelastic instability of a fuel rod bundle subjected to combined axial flow and jet cross-flow［J］. J Fluid Struct， 121： 103939.

JIANG N B， MIN G Y， FANG Z Y， et al， 2022. Investigation on vibration response characteristics and influencing factors of the fuel rods of EPR［J］. Front Energy Res， 10： 990525.

KIM H K， LEE Y H， LEE K H， 2008. On the geometry of the fuel rod supports concerning a fretting wear failure［J］. Nucl Eng Des， 238（12）： 3321-3330.

KIM K T， 2009. The study on grid-to-rod fretting wear models for PWR fuel［J］. Nucl Eng Des， 239（12）： 2820-2824.

KIM K T， 2010. The effect of fuel rod supporting conditions on fuel rod vibration characteristics and grid-to-rod fretting wear［J］. Nucl Eng Des， 240（6）： 1386-1391.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

暂无数据