螺旋式传热管束流致振动试验研究

对某溶液堆堆芯内呈纵向螺旋状盘绕的传热管束进行了流致振动试验研究,包括结构在空气中和静水中振动特性的计算和试验以及稳态和瞬态运行工况下的流致振动试验。试验结果表明,传热管束入、出口之间的压力差随流速的增加而增加,且上部固定连接端是相对薄弱的部位。在稳态运行时不会发生动力失稳,振动位移不会造成管束各管段之间发生接触碰撞,疲劳分析表明满足规范要求。瞬态响应最大振动位移和应变均比稳态运行时高两个数量级以上。

基于接头连接的核级管道结构优化研究

在核电系统中,核级管道数量众多且布置复杂,特别是大型管道不仅价格昂贵、不易制造,且当某一部分出现问题时需整根更换,维护成本极高。为同时满足管道系统力学性能和降低更换成本、提高结构可制造性,首先在显式描述的可移动变形组件法(MMC)基础上,提出了基于接头连接的核级管道结构拓扑优化方法。在该方法中,管道结构拓扑通过一组具有显式几何信息的组件表示,使用少量设计变量即可完整描述管道布局。以刚度最大化为目标,以体积分数为约束,建立了基于MMC显式拓扑优化方法的问题列式。最后以短板算例验证了该方法的有效性。所提核级管道结构轻量化设计方法不仅可以有效降低制造成本、增强结构稳定性,还能提高可制造性和可更换性。

水锤引起的管道振动特性分析

水锤的冲击力常常造成管道的振动破坏,影响管道的安全使用。以一种类弹簧管道结构为研究对象,从不同载荷端输入相同的水锤冲击,来模拟阀门的开启和关闭产生的水锤影响。采用ANSYS/LS-DYNA程序,对该管道系统在水锤冲击力作用下,在空气和水中的响应情况进行了数值模拟。结果表明,系统受到水锤冲击后速度和位移响应很快衰减;从柔性端输入时,系统响应更剧烈,振动持续时间也更长,这点和以前实验观察到的结果相同。

利用双头季铵盐合成特殊形貌的EU-1分子筛及其催化性能

以双头季铵盐C_(18-6-6)Br_2为辅助模板剂,分别通过水热法和蒸汽相法合成了具有特殊形貌的EU-1分子筛。利用XRD、SEM、NH_3-TPD和N_2吸附-脱附等手段对样品进行表征,使用二甲苯异构化作为探针反应进行催化性能评价。结果表明:双头季铵盐C_(18-6-6)Br_2的加入可明显改变EU-1分子筛的形貌,尤其在蒸汽相条件下作用效果更为显著,合成的EU-1分子筛形貌呈蜂巢形,同时其强酸量和弱酸量下降,总比表面积和总孔体积分别增加了83.65%和126.72%,二甲苯异构化反应中对二甲苯(PX)收率、选择性(Y(C_8))和催化活性([PX]/ΣX)均显著提高,分别增加了8.94%,6.44%和6.01%。

两相流作用下旋转三角形排列管束流弹失稳振动特性实验研究

在空气-水两相流实验装置上对节径比为1.48的旋转三角形排列的传热管束进行了两相流作用下的流弹失稳振动特性实验,分别对传热管的升力方向和阻力方向进行测量,研究了传热管束在空泡份额为0,20%,40%,60%,80%和90%下漩涡脱落情况以及发生流弹失稳的临界流速。结果表明:阻力方向没有发生失稳现象;对于同种频率的传热管束,临界流速随着空泡份额的增加而增大;在同一空泡份额下,临界流速与传热管频率成正比;空泡份额低于20%时,传热管束会出现漩涡脱落。

宽带随机激励下单自由度碰撞振动系统的平稳响应

在实际工程结构中经常要研究随机激励的单自由度碰撞振动系统的稳态响应,应用基于广义谐和函数的单自由度强非线性系统的随机平均法,分别得到了该系统响应的总能量、位移、幅值的稳态概率密度及位移与速度的联合概率分布.通过与数字模拟结果的比较,证明用随机平均法所得的结果有很高的精度.

基于SolidWorks的类弹簧结构三维建模研究

类弹簧结构广泛地应用于化工容器、机械隔振装置等设计中,而这种不规则的弹簧结构的建模存在诸多困难,基于SolidWorks一种常用三维设计软件,通过一定的设计手段较好的解决了这类结构的三维造型问题,节省了建模时间。并通过有限元软件分析了这类结构的模态情况,得到了一些!有价值的结论。

季铵盐型改性淀粉辅助蒸汽相法合成多级孔EU-1沸石及其催化性能

以季铵盐型改性淀粉为介孔模板,采用蒸汽相法成功合成多级孔EU-1沸石。通过XRD,FT-IR,SEM,N_2吸附-脱附和NH_3-TPD等手段对合成样品的物化性质进行表征。研究表明:通过调节季铵盐型改性淀粉的量,样品的介孔孔容增加了0.081 cm^3/g,外表面积增加了23.35 cm^2/g。通过二甲苯异构化测试来考察样品的催化性能,发现:对二甲苯(PX)平衡浓度提高了0.88个百分点,乙苯的转化率提高了8.47个百分点,C_8烃收率提高了1.66个百分点。

蒸汽相法辅助碳模板合成介孔EU-1分子筛

将蔗糖、硅源与铝源混合成凝胶,在170℃下部分碳化(MI)或者在无氧环境下400℃高温碳化(MII)两种方法原位制备碳硅铝复合物,然后采用蒸汽相法辅助合成多级孔EU-1分子筛。研究表明:MI、MII均可以有效提高样品的外表面积和介孔孔容,且当m(蔗糖)/m(SiO_2)为定值时,MII的介孔化能力优于MI.MI、MII合成的样品保持一致的规律,即随着m(蔗糖)/m(SiO_2)的增多,样品的结晶度逐渐降低,外表面积和介孔孔容逐渐增大,酸量明显减小。多级孔EU-1分子筛有利于扩散,有利于提高分子筛的二甲苯异构化催化性能,其催化活性从22.99%提升到23.92%,C8芳烃选择性从89.52%提升到91.12%.

宽带随机激励下耦合Duffing—van der Pol振子的平稳响应

本文用广义谐和函数导出了耦合Duffing-van der Pol振子在宽带平稳随机激励下的随机平均方程，然后用有限差分法求解平均FPK方程得稳态概率密度，最后通过与数字模拟结果的比较，表明了所得结果的正确性。

二甲苯异构化介孔EU-1分子筛的合成及催化性能

以炭黑为硬模板,采用常规水热法合成富含介孔的多级孔EU-1分子筛,系统地考察了炭黑的添加量对合成EU-1分子筛的孔结构和二甲苯异构化催化性能的影响。采用XRD、SEM、N2吸附-脱附和NH3-TPD等分析手段对合成样品的形貌、孔道结构和酸性质进行表征。结果表明,添加炭黑作为硬模板可以合成富含介孔的EU-1分子筛,在炭黑添加量为3%时,合成样品的介孔孔容增加达130.9%;多级孔结构可以显著地提升EU-1分子筛的二甲苯异构化催化性能,其催化活性和C8芳烃选择性分别从22.71%,89.20%提升至23.94%,92.76%。

堆内构件流致振动试验支承多目标优化设计

为充分提升材料利用率和避开堆内构件基阶频率,针对堆内构件流致振动(FIV)试验支承结构开展了基于多目标优化算法的参数寻优研究。首先建立了支承有限元模型,并将支承质量、最大应力强度和基阶频率作为优化目标,然后通过加强帕累托进化算法(SPEA-Ⅱ)对多目标优化问题进行了全局寻优,最终得到输入与输出参数间的全局敏感度和帕累托解集,并给出了可行的支承设计方案。通过对支承开展多目标优化,在保证结构强度的同时显著降低了制造成本,相关研究可为类似的支承设计提供参考。

蒸汽发生器传热管动态特性研究

蒸汽发生器(SG)传热管束受二次侧横向流动流体的激励而产生的振动,是引起SG传热管失效的主要原因之一,传热管的固有频率和振型是进行流致振动响应分析评价的关键因素。采用理论分析与试验相结合的方式对ZH-65型SG的传热管开展动态特性研究,获得了传热管的固有频率和振型。试验值和计算值的相对偏差在8%以内。

反应堆结构的磨蚀研究现状

蒸汽发生器传热管与支承结构、燃料棒包壳与格架等反应堆结构在高温高压水环境下,由于流致振动导致的微动磨蚀破坏是影响反应堆安全运行的重要因素之一。温度、水化学条件是影响结构磨蚀特性的关键参数,文中对各国的磨蚀研究现状进行了介绍。

蒸汽发生器入口段传热管随机湍流激励研究

采用横截面为扇形结构的试验模型模拟蒸汽发生器入口段传热管,对其在不同缝隙流速下受到的随机湍流激励,采用Axisa和Taylor等提出的等效功率谱密度(EPSD)方法进行研究,并与Taylor和Pettigrew提出的推荐准则进行比较。研究发现,EPSD曲线在约化频率(fR)约为1处出现峰值,该峰值已接近推荐准则边界。根据试验结果对原推荐准则提出修正,得到一个更能反映传热管实际振动情况的新准则。

ZH-65型蒸汽发生器传热管束流致振动试验研究

设计了ZH-65型蒸汽发生器传热管束的试验模型,在空气-水两相流回路上对ZH-65型蒸汽发生器传热管束迚行流致振动研究。测量了U形管在空泡仹额为0%~90%、缝隙流速为0.5~3.43 m/s时的应变和加速度响应。从弯曲半径的大小、面内与面外、弯管段与直管段等方面对传热管束迚行评价。研究表明,弯曲半径越大,弯管段的加速度越大;弯管段根部应变与弯曲半径成反比;传热管的频率与弯曲半径成反比;弯管段的面内加速度比面外的小;弯管段的加速度比直管段的大。

反应堆吊篮振动特性边界条件研究

对秦山核电厂二期600 MW反应堆及CAP 1400反应堆空吊篮在空气中和静水中振动特性的边界条件进行研究。吊篮结构采用实体建模,流体结构采用流体单元模拟。本研究分别用弱贴紧、中度贴紧和强贴紧来模拟法兰与容器支承台阶之间不同的贴紧状态,用弱摩擦、中度摩擦和强摩擦模拟法兰与容器支承台阶之间受到的不同摩擦力。研究表明,秦山核电厂二期600 MW反应堆空吊篮在静水中的边界条件比空气中的强,CAP 1400反应堆空吊篮在空气中与静水中的边界条件一致;压紧弹性环的预紧力和吊篮法兰所受到的摩擦力对吊篮结构固有频率有一定影响。

考虑流体作用的结构抗震分析

建立某型试验堆包括栅板组件和堆芯组件的堆内构件的完整有限元模型,采用完全二次组合法(CQC)模态组合方法对堆内构件进行谱分析,考虑堆芯在静水中附加质量对横向振动特性的影响,忽略水的附加质量对轴向的影响,由此建立2个有限元模型:(1)堆内构件在水中的近似模型,用于结构在横向地震载荷作用下的谱分析;(2)堆内构件在空气中的模型,用于结构在轴向地震载荷作用下的谱分析以及重力作用下的静力分析。分析表明,堆内构件满足ASME标准的要求。

两相流作用下管束流致振动的3个关键力学问题

换热装置中的管束在流体力作用下会产生流致振动,过度的流致振动会导致换热器部件的损坏。尤其是核蒸汽发生器的U型弯管段处于两相流作用下,由于两相流和管束结构的复杂性以及两相流与复杂管束的强耦合作用,在研究两相流作用下的管束流致振动问题时,存在以下3个关键力学问题及难点:两相流力学模型的建立;流致振动关键动力学参数的获取;两相流流致振动机理的研究。将针对以上3点问题对管束两相流流致振动的研究进展进行综述和讨论,并提出待解决的问题。

高温叠层板状结构流致振动特性研究

为研究高温对叠层板状结构流致振动特性的影响,对考虑了粘性不可压缩流体作用下的简化叠层板状结构建立动力学方程。通过特征矩阵求解,分析了3个受温度影响的参数(叠层板材料弹性模量、冷却水密度和饱和水粘性)对叠层板固有频率和失稳临界流速的敏感性影响,进而研究了3个参数同时变化时,温度对叠层板状结构流致振动特性的影响。计算结果表明,随着温度升高,叠层板在静水和动水中的固有频率逐渐降低;叠层板材料弹性模量降低造成叠层板刚性下降对叠层板固有频率的影响最大,同时失稳临界流速先降低再逐渐升高,但变化幅度不大;冷却水密度降低造成的附加质量降低对失稳临界流速的影响最大。