平直条带流致振动特性实验及其数值模拟研究

核反应堆内燃料组件受到高流速冷却剂的冲刷会产生流致振动现象,而燃料棒包壳和格架条带的振动将会导致燃料组件受到磨损,从而影响核电厂运行的安全性.为了研究格架条带流致振动的特性及分析方法,采用不带结构的不锈钢平直条带进行流致振动实验,并使用激光多普勒测振仪测量其在水流动条件下的振动特性.实验结果表明:当涡激振动频率在接近固有频率时会发生"锁定"现象;在特定流速区间内,涡激振动频率与流速呈线性关系;通过湿模态模拟方法可以较好地预测平直条带在水中的固有频率.

燃料棒束格架不同尺寸条带流致振动实验研究

为了深入认识燃料棒束格架条带流致振动特性,本文采用各种不同尺寸的平直条带进行流致振动实验研究,并获得了条带的流致振动特性。在实验研究范围内,条带的振动响应分为湍流激振与涡激振动2部分。湍流激振响应以条带的一阶模态为主,且条带湍流激振响应随流速的增加而增大。对于涡激振动,实验测得的St数范围在0.2~0.25之间;通过对实验数据进行分析,观察到了锁频现象。对于同一条带,低阶模态锁频范围比高阶的大;对不同厚度条带,随着厚度的增加,同阶模态锁频范围逐渐变小;对不同长度条带,长条带的同阶模态锁频范围比短条带的大。

石墨膜表面临界热流密度实验研究

本文以光滑石墨膜作为加热表面,在标准大气压下以去离子水为工质进行了饱和池式沸腾实验。实验研究表明,在热流密度达到1.83 MW/m^2时,石墨膜发生膨胀并使其表面局部破裂,随着热流密度的进一步升高,破裂的面积逐渐扩大,石墨膜的电阻呈现阶跃式升高。在2.40 MW/m^2的热流密度下,石墨膜表面全部破裂,此后随着热流密度增加,电阻上升幅度变小,最终,在热流密度达到3.17 MW/m^2时,石墨膜发生烧毁。可见,石墨膜通过膨胀破裂的方式能自适应地强化沸腾传热临界热流密度,强化比例达到73%。同时,通过高速摄像机的观察发现,在相同热流密度条件下,与光滑表面相比,膨胀表面的气化核心数增多,气泡脱离直径变小,气泡脱离频率变大。