高温气冷堆出口连接管束的流致振动研究
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收 稿 日 期 )*#@D*)D#@修 回 日 期 )*#@D*"D*@ 基 金 项 目 国 家 科 技 重 大 专 项 资 助 项 目 A^*<@ 作 者 简 介 邬 益 东 #@@! 男 广 东 汕 尾 人 硕 士 研 究 生 核 能 科 学 与 工 程 专 业 " 通 信 作 者 王 晓 欣 0D-7.&[714DE.7%E.1!,C.14:S7'28S'/1 网 络 出 版 时 间 )*#@D*!D)*网 络 出 版 地 址 :,,P#Q1C'/1Q.'12,Q/-C82,7.&##')*""'9R')*#@*!)*'#)#K'**)':,-&
高温气冷堆蒸汽发生器传热组件在出口侧 将 <** 多 根 传 热 管 捆 扎 为 #" 组 边 长 约 为 #<*--的矩形截面管束"简称出口连接管 束$! 能 发 生 过 大 的振动而导致结构损伤%高温气冷堆出口连接 管束的结构与现有成熟的压水堆蒸汽发生器有 显著的区 别% 现 有 较 为 成 熟 的 +6H0 规 范+), 是针对压水 堆 的!并 不 适 用 于 高 温 气 冷 堆% 对 于这种矩形截 面 柱 "方 柱 及 圆 角 方 柱$!最 主 要 的流致 振 动 机 理 是 旋 涡 脱 落 共 振 和 驰 振% 其 中!斯特劳哈 尔 数 "M4$是 描 述 流 动 非 定 常 性 的 无 量 纲 参 数!是 表 征 旋 涡 脱 落 这 类 流 体 周 期 性 运动的重要 参 数% 而 根 据 准 稳 态 理 论+=,!升 阻 力系数是研究矩形截面结构驰振失稳的关键参 数%国内外对方柱的驰振和旋涡脱落共振进行 了 大 量 研 究 !得 到 了 许 多 基 本 规 律 及 实 验 数 据 % T4737C:.+",通过风洞实验研究得 到!方 柱 周 围 的 流动模式强烈依赖于 攻 角'!随 着 攻 角 的 改 变! 至少存 在 两 种 以 上 不 同 的 流 动 状 态%YS714 等 在 +!, 方柱的 风 洞 实 验 中 观 测 到!存 在 一 个 临 界角'/3"约为#!i$!当'$'/3"亚 临 界 状 态$时! 边界层与方 柱 的 两 个 侧 面 完 全 分 开#当'.'/3 "超临界状态$时!边 界 层 重 新 附 着 在 方 柱 的 一 个侧面%亚临界状态的一个特征是方柱升力系 数 "& 随攻角变化曲线的斜率为负!超 临 界 状 态 时斜率为正% 此 外!从 亚 临 界 状 态 到 超 临 界 状 态的转变 会 导 致 M4 的 突 然 增 大!且 在 临 界 角 处!方柱的升阻力系数最小 % +<,
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高温气冷堆出口连接管束的流致振动研究
邬益东王晓欣" 史!力肖乾坤吴莘馨王洪涛
清华大学 核能与新能源技术研究院先进核能技术协同创新中心 先 进 反 应 堆 工 程 与 安 全 教 育 部 重 点 实 验 室 北 京 !#***J"
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原 子 能 科 学 技 术 ! ! 第!"卷
!!流致振动是指流体与结构相互作用并诱发 结 构 振 动 的 现 象!可 能 引 起 结 构 上 的 磨 损 和 高 周疲劳%为提高反应堆蒸汽发生器内的换热效 率 !传 热 组 件 逐 渐 使 用 高 强 度 的 材 料 !传 热 管 壁 厚也越来越 薄+#,!这 使 得 流 致 振 动 问 题 成 为 核 电设备设计中必须考虑的问题%
摘要基于实验和数值模拟分析以高温气冷堆蒸汽 发 生 器 传 热 管 为 对 象研 究 了 流 体 攻 角 和 截 面 圆 角 半径对带圆角的矩形截面柱简称圆角方柱旋涡 脱 落 共 振 和 驰 振 的 影 响得 到 了 不 同 攻 角 和 不 同 圆 角 半径下圆角方柱的绕流特性包括斯特劳哈尔数M4和升阻力系数研究结 果 表 明随 着 圆 角 半 径 的 增 大结构的 M4增大旋涡脱落共振对应的流速降 低同 时 驰 振 力 系 数 逐 渐 增 大结 构 发 生 驰 振 的 临 界 流 速降低但发生驰振失稳的攻角范围有所减小本文 研 究 为 高 温 气 冷 堆 蒸 汽 发 生 器 传 热 管 束 矩 形 截 面 结构的流致振动设计提供了重要的依据 关 键 词 驰 振 旋 涡 脱 落 共 振 矩 形 截 面 柱 高 温 气 冷 堆 中图分类号9R=!='#!!! 文献标志码+!!!文章编号#***D<@=#)*)**#D**=#D*< )*+#*'K!=J5OQ')*#@'5%SE.71'**K@
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摘要基于实验和数值模拟分析以高温气冷堆蒸汽 发 生 器 传 热 管 为 对 象研 究 了 流 体 攻 角 和 截 面 圆 角 半径对带圆角的矩形截面柱简称圆角方柱旋涡 脱 落 共 振 和 驰 振 的 影 响得 到 了 不 同 攻 角 和 不 同 圆 角 半径下圆角方柱的绕流特性包括斯特劳哈尔数M4和升阻力系数研究结 果 表 明随 着 圆 角 半 径 的 增 大结构的 M4增大旋涡脱落共振对应的流速降 低同 时 驰 振 力 系 数 逐 渐 增 大结 构 发 生 驰 振 的 临 界 流 速降低但发生驰振失稳的攻角范围有所减小本文 研 究 为 高 温 气 冷 堆 蒸 汽 发 生 器 传 热 管 束 矩 形 截 面 结构的流致振动设计提供了重要的依据 关 键 词 驰 振 旋 涡 脱 落 共 振 矩 形 截 面 柱 高 温 气 冷 堆 中图分类号9R=!='#!!! 文献标志码+!!!文章编号#***D<@=#)*)**#D**=#D*< )*+#*'K!=J5OQ')*#@'5%SE.71'**K@
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