圆柱形水域内弹性棒束冲击动力学分析方法研究
Research on Impact Dynamics Analysis Method for Elastic Cylinder Bundles in Cylindrical Fluid
圆柱形水域内弹性棒束是很多重要设备的典型结构,例如核反应堆内棒束燃料组件、蒸发器、换热器等,其冲击安全性的设计涉及到棒束的流固相互作用、结构动力学特征及冲击动响应等多方面科学技术问题.燃料组件和蒸发器是核动力装置的重要组成部分,广泛应用于军用动力中,其冲击安全性是决定系统冲击安全性的主要因素之一,一旦出现冲击损伤,可能产生严重的后果,因此圆柱形水域内弹性棒束的冲击动力学分析方法对于军用核动力装置和民用领域设备的安全性评估具有重要的实用价值.长期以来,圆柱形水域内弹性棒束的冲击动响应分析技术多采用工程化方法,对于流固相互作用机理和规律关注不够,严重影响其动力学特性控制.本文旨在从流固相互作用机理和规律入手,探究圆柱形水域内弹性棒束的流固耦合相互作用和动力学建模方法,为其抗冲击性能的预报和评估奠定科学基础.本文从理论计算、数值计算、试验验证三个方面开展工作.一是以势流理论为基础计算得出附连水质量公式;二是通过ANSYS建模分析,计算与理论分析结果的对比初步验证了理论公式的正确性;三是以计算模型为基础设计加工试验模型,试验结果表明棒束附连水质量随模态阶数、棒距边界距离、棒间距的增大而减小;棒束之间振动相位和振动方向不同对附连水质量影响相反,这与理论计算和数值计算得出的结果一致.最后将其应用到DDAM冲击动力学方法中,代入公式计算得出的棒最大响应与试验结果吻合.得到的计算方法和规律与试验结果较为吻合,这为圆柱形水域内弹性棒束的冲击动力学特性的预报和控制奠定了良好的理论基础.
- 作者：
- 谢腾
- 学位授予单位：
- 中国舰船研究院
- 专业名称：
- 船舶与海洋结构物设计制造
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2017年
- 导师姓名：
- 刘建湖
- 中图分类号：
- O35；U661.4
- 关键词：
- 核反应堆；圆柱形水域；弹性棒束；抗冲击性能；附连水质量
- nuclear reactor; cylindrical fluid; elastic cylinder bundles; impact resistance; the added mass;