CAP1400核主泵叶轮动应力计算及疲劳寿命预测

为实现核主泵叶轮疲劳寿命预测,考虑叶轮高温高压的恶劣运行工况建立流-热-固耦合计算模型,应用ANSYS CFX软件对核主泵叶轮内部流动的压力载荷和温度载荷进行非定常数值计算,在ANSYS Workbench中实现载荷向结构的传递,并对叶轮动力响应疲劳载荷开展研究.利用雨流计数法对叶片危险部位的载荷数据进行统计分析,进一步结合Palmgren-Miner理论对核主泵叶轮的最小疲劳寿命周期进行预测.研究结果表明:叶轮在旋转过程中承受周期性交变应力的作用;叶轮叶片进、出口边与前、后盖板交接处容易发生内部应力集中,最大应力出现在叶片出口边与前盖板交接处,为142.57 MPa;叶片各危险部位承受应力波峰和波谷的时间基本一致;叶轮产生的疲劳为应力疲劳,疲劳破坏首先发生在叶片进口边与后盖板交接处;计算得到叶轮的疲劳寿命为277.94 a.研究结果可为叶轮的动态强度优化和疲劳设计提供一定参考.

含亚乙烯基氢氟烯烃的研究进展

对含亚乙烯基的氢氟烯烃(v-HFOs)的合成路线和应用进行了综述。目前,在氟-氯交换、异构化、脱卤化氢、选择性加氢、加氢脱氯、调聚等合成v-HFOs的主要路线中,氟-氯交换的路线具有起始原料易得、容易实现大规模生产的特点,是合成v-HFOs的最佳路线。v-HFOs特殊的分子结构使其具有优异的传热性能、清洁性能、发泡性能和刻蚀性能,主要用作制冷剂、热泵工质、清洗剂、发泡剂和刻蚀剂,特别是E型v-HFOs[(E)-v-HFOs]具有优异的电绝缘性能,分别与其优良的传热性能和清洗性能进行多领域交叉,实现了(E)-v-HFOs应用于浸没式液冷和带电清洗的新场景。展望了v-HFOs的未来发展趋势,提出了今后的研究重点,应开发高活性的氟化催化剂,环保绿色的新型合成路线以及v-HFOs的新型应用。

AP1000屏蔽主泵上部C形密封环内残液疏排装置设计

在AP1000屏蔽主泵整体拆除过程中,需要切割上部C形密封环,但由于密封环内有一回路内的放射性液体无法疏排,会造成切割人员和设备沾污。基于此,分析上部C形密封环内残液疏排的难点,设计一种有效的疏排装置,为在核电大型屏蔽主泵整体拆除时避免沾污提供一种可行的解决方案。

基于流固耦合方法的300MWe级反应堆主泵叶片应力分析

以国内某300MWe级核电站冷却剂泵为对象,从安全性出发,利用流固耦合技术,通过求解流体和固体耦合方程,对稳定工况下的叶片应力进行计算和分析。理论分析表明,主泵动静叶片的应力主要包括离心力引起的拉应力、流场压力引起的弯、扭应力和温度场产生的热应力;通过对计算结果进行分析,得到结论:最大米塞斯等效应力发生在固支约束处,叶片应力不具有严格的周期性,导叶体段复杂的内部流场是其应力分布无规律性的内在原因;综合对比计算和理论分析结果,证明动静叶片应力的差异性,并简要分析上述差异的主要影响因素。由第四强度理论进行的校核结果证明:主泵满足美国机械工程师协会(American Society of Mechanical Engineers,ASME)的强度要求。为改进叶片翼型设计、保障主泵水力性能和强度要求提供有效依据。

基于流固耦合的核主泵汽蚀动力特性研究

为研究在考虑流固耦合的基础上,核主泵在发生汽蚀时,汽蚀对叶片的变形及径向力的变化规律,应用数值模拟方法对核主泵在不同汽蚀工况下汽蚀对叶轮最大变形量和径向力进行数值模拟。结果表明:汽蚀发生区域中气体体积分数最大的地方对应于叶片进口的最大变形量处。在汽蚀初生工况时,叶轮最大变形主要受压力脉动的影响,在汽蚀发展工况时,汽蚀仅对叶轮最大变形的幅值产生影响,其波动幅值仍然由压力脉动占主导,汽蚀仅对径向力的位置及波动幅值产生影响。在汽蚀严重工况时,汽蚀是叶轮最大变形波动幅值的主要因素。在此汽蚀工况下,汽蚀不仅对径向力的位置及波动幅值产生影响,而且也对径向力的值也产生明显影响,故在后续设计中需要重点考虑汽蚀对径向力的影响。

核主泵静压型轴封系统二级密封机理研究

核主泵轴密封是核电设备的关键部件之一,探究其密封机理,实现国产化设计,具有重大意义.核主泵静压型轴封系统二级密封一般设计为一级密封失效时承受全部载荷.所研究的二级密封结构全压差(15.5 MPa)工作时的密封机理尚不明确.本文中采用流固耦合模型研究了一级密封失效时,二级密封的工作机理.结果表明:一级密封失效时,二级密封是非接触式静压型密封.在压差和动环变形环板变形产生的力的共同作用下,密封端面形成锥角为1 300.9μrad的收敛间隙;当入口水温65℃时,泄漏率为1 867.8 L/h.动环变形环板的变形有阻碍动环变形锥角增大的作用.动环变形环板厚度越大,密封泄漏率越大.密封介质入口温度以及材料的摩擦性能对密封性能亦有影响.此外,一级正常工作时,二级密封是接触式形式,采用混合润滑模型对其性能作了分析,分析表明一级密封正常工作时,二级密封压差约为0.17 MPa,密封为混合润滑状态,泄漏率为11.4 mL/h,端面温升23.9℃.

300MWe级核电站主泵流固耦合传热研究

反应堆冷却剂泵的流动、传热问题涉及计算流体力学和固体传热有限元学,流、固传热系统在交界面处边界条件的确定是一个重点。利用分区求解、边界耦合的方法将流体和固体作为一个整体研究,在交界面上先假定一个初始温度,再进行迭代计算。通过对计算结果进行分析,从而得到主泵实体及流体的温度分布与流体流动状态有密切关系,叶片温度受流动状态影响较大,轮毂处相对较小,叶轮叶片表面高温区类似涡状。为研究主泵流场、温度场和应力场的三场耦合问题,提供了依据。

板状燃料堆芯流道阻塞事故分析

应用RETRAN 0 2程序 ,结合一堆芯流道阻塞典型模型 ,计算了板状燃料堆芯发生流道阻塞事故时诸热工水力参数的瞬态变化 ,分析了事故工况下的物理过程 。

发动机不同成分冷却液对冷却性能的影响

文章对无水冷却液与传统冷却液进行了性能比较,应用FIRE软件对发动机冷却水套进行三维数值模拟;通过对冷却液流场速度、换热系数分布、温度变化等信息对比分析,得到不同成分冷却液对冷却效果的影响。结果表明,与传统冷却液相比,乙二醇和丙二醇混合冷却液既可保证发动机有良好的冷却效果,又可以减小热损失,提高整机能量利用率。

1400F轧机工作辊与冷却液之间换热特性的最优值

为了提高分段冷却在板形控制中的作用,对1400F铝带箔轧机工作辊与冷却液之间对流换热特性进行了模拟研究,采用正交实验方法获得了一组最优的冷却参数,并进行了模拟验证.结果表明,影响冷却效率重要性的因素依次是冷却液粘度、喷射速度、冷却液温度和喷射角度.

基于傅里叶变换近红外透射光谱的汽车用无水冷却液和制动液掺水检测

冷却液和制动液是车辆工作过程中非常重要的油品,对车辆的正常运行具有非常重要的作用。在冷却液和制动液中掺水是掺假的主要手段之一,掺水后的冷却液和制动液,其有效成分会减少,从而影响了冷却液和制动液本来的功能,对车辆造成危害,从而影响车辆的正常运行。实现对冷却液和制动液含水率的快速准确检测,是保证冷却液和制动液品质的关键。采用傅里叶变换近红外光谱对不同品牌的掺水的汽车无水冷却液和制动液含水率检测进行了研究。分别采集了3个不同品牌无水冷却液和4个不同品牌制动液在掺入不同含水率(0%,5%,10%,15%,20%,25%,30%,35%)下的近红外透射光谱,并基于10067~5442cm^-1范围内的光谱进行了研究。不同含水率的无水冷却液和制动液近红外透射光谱存在差异。单个品牌不同含水率的无水冷却液及制动液的主成分分析(PCA)表明不同含水率样本之间存在差异。采用二阶导数(Second derivative)对单个品牌以及包含有不同品牌的无水冷却液及制动液(不同含水率)的特征波数进行了选择,发现不同品牌之间选择的特征波数相近,且单个品牌与包含不同品牌之间选择的特征波数也相近,而经过特征波数选择后波数减少了至少98.67%。基于单个品牌样本的全谱以及包含有不同品牌样本的全谱和特征波数,分别建立偏最小二乘(PLS)和最小二乘支持向量机(LS-SVM)模型,所有模型的建模集和预测集决定系数均高于0.9,剩余预测偏差(RPD)均高于3,含水率预测模型取得了较好的预测结果。基于全谱的模型预测效果与基于特征波数的模型预测效果相当,表明特征波数选择可用于无水冷却液和制动液中含水率的检测。基于单个品牌样本的模型预测效果与包含不同品牌样本的模型预测效果相近,表明包含品牌差异,建立基于多个品牌的无水冷却液和制动液掺水量的预测模型是可行的。研究结果表明,近红外透射光谱结合化学计量学方法可用于不同品牌汽车无水冷却液和制动液掺水量检测,为研究开发在线检测仪器奠定了基础,也为其他类型的车用液体制品中含水率的检测提供了技术和方法参考。

发动机机体缸盖冷却水CFD模拟计算与分析

应用ANSYS CFX软件对某高强化重型发动机的机体、缸盖冷却水道进行了CFD模拟计算,分析了缸盖冷却水流量分布均衡性,考查了缸盖冷却水流动情况。并对网格数量和网格品质度等对模拟计算精度的影响进行了分析。研究表明,网格精度和网格数量对计算精度影响明显。

WB-1型长效汽车防冻液的研制

研制了 WB- 1型汽车发动机防冻液 ,讨论了缓蚀剂的选择与复配关系及稳定剂和添加剂的选用 ,确定了乙二醇型防冻液的组成 ,并对防冻液的各项性能进行了测试 .结果表明 ,WB- 1型防冻液各项技术指标均达到美国 ASTM D330 6- 94标准 .

丙二醇作发动机冷却液基液的探讨

丙二醇是1种微毒化合物,在许多欧洲国家被广泛应用于发动机冷却液的调配。对丙二醇(MPG)与乙二醇(MEG)这2种化合物的热传导性、冰点防护性、气穴腐蚀性、橡胶相容性及毒性等方面进行比较,结果证明MPG 非常适用于发动机冷却液的调配。

蒸汽发生器下封头对核主泵入口流场影响

为了研究AP1000蒸汽发生器（SG）下封头对反应堆冷却剂泵（RCP）入口流场的影响,将SG下封头与RCP统一建模,采用CFD方法对其耦合模型进行全三维流场计算,分别研究了在稳态和瞬态情况下SG下封头对RCP入口流场的影响.稳态计算时,将均匀入流下缩尺泵的数值计算结果与试验结果进行对比,以验证数值计算方法的正确性;瞬态计算时,进行了时间步长无关性验证,以准确分析压力脉动特性.结果表明：在SG下封头的影响下,RCP入口处产生了周向不均匀的轴向速度并且形成了2个回转方向相反的旋涡;瞬态下,核主泵入口处形成了2个低压区,与均匀入流情况相比,监测点的压力系数标准差增幅达53%~90%;SG下封头使RCP入流产生预旋,且与叶轮形成较大的冲角,使得RCP扬程、效率分别下降了1.5%~7.7%,2.6%~4.1%.

热弹变形对核主泵用流体静压型机械密封性能的影响

针对核主泵用流体静压型机械密封在高压和高速条件下,其密封性能易受端面热弹变形影响的特点,通过建立收敛台阶端面流体静压型机械密封的稳态传热模型,并考虑流体粘度随压力、温度的变化,建立端面流体膜压力和密封环温度的控制方程,采用有限差分法求解各控制方程,采用有限元法求解密封环热、弹变形,对密封进行流、固、热耦合分析,研究热弹变形对密封性能的影响;同时改变操作参数,研究端面温度、热弹变形、端面流体膜平衡间隙等随之产生的变化规律。结果表明,端面的弹性变形大于热变形;热弹变形的综合影响使端面由外径向内径形成收敛间隙,导致开启力、泄漏率和液膜刚度增加;动环角速度越高,流体温升越大,端面热变形越明显,泄漏率越大;流体注入温度越低,温粘效应越显著;流体注入压力越高,热弹变形量越大,密封端面平衡间隙亦越大。

基于CFD技术汽车用热交换器流场特性建模分析

换热器是最常用的车辆液压油液冷却机构,其是保证齿轮传动机构正常运转的重要结构单元。针对车辆液压油常用的间壁式换热器进行分析,对热交换原理进行分析,获取传热方程和热平衡方程;基于此对热交换过程的固流耦合进行分析,获得热交换器的数学模型;根据数学模型和使用需求,对热交换器的参数进行设计;基于热交换器参数建立三维模型,采用CFD建立流场分析模型,对热交换器内油液和冷却液的速度场、温度场等进行分析;基于水力测功机试验台,对实际热交换器的冷却效果进行分析,验证设计和流场分析结果的准确性。结果可知:流过热交换器后,冷却液的速度流量变化较大,5.2m^(3)/s降低至2.3m^(3)/s,而油液的速度流量基本无变化,基本保持在2.0m^(3)/s,这与热交换器内部结构密切相关;仿真经过29s达到平衡状态,冷却液温度稳定在88.5℃,而油液温度稳定在95.5℃;试验测试温度变化趋势与仿真分析结果基本一致,冷却液温度逐渐升高,30s后达到平衡,达到83.3℃,而油液温度逐渐降低,31s后也达到平衡,为90.5℃;试验测试与仿真分析参数对比,油液与冷却液的出口温差基本一致,误差控制在7%以内,且达到平衡状态时的所经历的时间基本一致,在30s左右;且温度符合设计要求,表明设计方案的可靠性与准确性,为此类分析提供参考。

U型管内蒸汽冷凝回流压降特性的研究

进行了单根 U型管内蒸汽冷凝回流实验。 U型管的内径为 20mm，总高度为 4.1m和 7.0m两种。在系统压力 0.1～ 6.0MPa、蒸汽质量流速 4～ 45kg/m2· s、二次侧进口冷却水温度 20～ 196℃的范围内，研究了 U型管内蒸汽冷凝回流的流动及其压降特性。

反应堆堆芯围筒结构热流固耦合热变形分析

针对反应堆堆芯围筒热流固耦合问题,采用三维有限元法研究堆芯围筒的热变形.考察ANSYS的三维实体热单元SOLID 70,三维实体单元SOLID 45,三维表面热效应单元SURF 152和三维热-流耦合管单元FLUID 116等单元类型的特点和实用性.建立堆芯围筒、吊篮和冷却剂的温度分析有限元模型:堆芯围筒和吊篮采用SOLID 70,结构表面与冷却剂的对流传热表面采用SURF152,堆芯围筒与吊篮之间冷却剂采用FLUID 116.采用SOLID 45建立堆芯围筒有限元模型,根据得到的堆芯围筒、吊篮和冷却剂的温度场结果分析堆芯围筒热变形.结果表明,在考虑堆芯围筒及吊篮固体和流体的交叉耦合的基础上,采用三维有限元法能比较客观地模拟反应堆堆芯处的复杂运行环境.

反应堆冷却剂系统动力分析流体附加质量研究

在核电厂极限设计事故工况时,由于动力载荷的作用,反应堆冷却剂系统内部存在诸多流体与固体耦合现象,采用流体附加质量的方法等效系统内部的流固耦合现象。对反应堆冷却剂系统中存在的流固耦合附加耦合质量的计算方法进行研究,梳理燃料组件之间、吊篮与燃料组件之间、压力容器筒体与吊篮之间以及蒸汽发生器传热管之间流固耦合质量的计算方法,有效模拟流体和固体之间的耦合效应,为建立动力分析模型提供有力的技术支持。