[實用新型]一種乏燃料貯存格架流固耦合參數(shù)振動臺測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720292195.0
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN207197759U
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陸道綱;劉宏達;劉雨;保廣棟
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01D21/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11246
• 代理人: 朱琨

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于核電能源技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種乏燃料貯存格架流固耦合參數(shù)振動臺測量裝置。

背景技術(shù)

從核電站反應(yīng)堆卸出的乏燃料具有很強的放射性，需要在乏燃料水箱中存放很長的時間，并且隨著長時間的貯存，乏燃料水池中會形成大量貯存的現(xiàn)象，因此保證乏燃料貯存格架和水箱在任何情況下的安全性是十分必要的。乏燃料貯存格架為抗震I類設(shè)備，被設(shè)計成自由支撐形式，與地面和池壁均不固定連接，在地震載荷下，必須要保證乏燃料水箱和貯存格架的結(jié)構(gòu)完整，不發(fā)生任何傾覆、滑移、變形和破損。對格架進行地震載荷下的滑移、傾覆現(xiàn)象的研究時，格架底部與地面之間的摩擦系數(shù)是影響格架傾覆和滑移的關(guān)鍵，采用振動臺試驗法，求出格架底部支腳與地面之間的摩擦系數(shù)，再將摩擦系數(shù)這個參數(shù)附加到格架的有限元分析程序中，進而對格架狀態(tài)進行評估。由于乏燃料貯存格架與水箱壁面之間的間隙較小，在地震載荷的作用下，格架周圍流體會產(chǎn)生加速度從而產(chǎn)生附加質(zhì)量力，此時的流體力會比較大，因此需要考慮流體作用力的效應(yīng)。

國外對乏燃料貯存格架流固耦合特性研究比較全面，提出了三維乏燃料格架動態(tài)流固耦合理論模型。并通過實驗以及CFD軟件模擬來驗證多格架流體耦合模型的正確性，但是其參數(shù)的選取還有不確定性。而國內(nèi)的相關(guān)研究比較匱乏，主要是用有限元模擬，其流固耦合效應(yīng)采用了水動力質(zhì)量來考慮，得到的附加質(zhì)量與附加阻尼等動力學(xué)特性參數(shù)比較保守，且缺乏實驗數(shù)據(jù)。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提出一種乏燃料貯存格架流固耦合參數(shù)振動臺測量裝置，其特征在于，所述乏燃料貯存格架流固耦合參數(shù)振動臺測量裝置采用單個格架模型和雙格架模型，該裝置水箱的底座卡入振動臺中部的槽中，并用螺釘固定連接；在水箱側(cè)壁安裝視窗、激光位移傳感器和壓力傳感器；在水箱中放置兩個結(jié)構(gòu)相同或不同的單格架，兩個單格架之間放置一個可移動的隔板。本實用新型有益效果是通過乏燃料貯存格架振動臺試驗，給出了測量出流體力、支腳摩擦系數(shù)等參數(shù)的確實可行的試驗方案，填補了在乏燃料貯存格架研究方面試驗研究的空白，驗證了有限元模型的正確性，為核電廠乏燃料貯存格架的抗震設(shè)計提供數(shù)據(jù)支持，保證了計算格架地震響應(yīng)時流體對結(jié)構(gòu)作用力的準確性，確保核設(shè)計的具有合理的裕度。不僅可以用作研究在地震情況下乏燃料貯存格架的安全性，還可以作為日常教學(xué)的實驗儀器。為測量乏燃料貯存格架與格架、格架與水箱壁間流固耦合特性，搭建試驗臺架，通過振動臺綜合試驗研究流固耦合、摩擦等非線性效應(yīng)的影響以及研究地震載荷下，格架與格架、格架與水箱間的流體力；格架在水箱中的運動情況，為有限元數(shù)值模擬提供試驗驗證。

附圖說明

圖1為格架流固耦合參數(shù)振動臺測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為格架流固耦合參數(shù)振動臺測量裝置的俯視圖。

圖3為單個格架結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為格架振動臺測量裝置方框圖。

圖5為淺水、深水滿格架試驗結(jié)果以及在流體力的作用下，格架發(fā)生滑移試驗結(jié)果對比圖。

圖6為加速度幅值為1.06m/s²時格架試驗結(jié)果對比圖,其中，a,為滿水條件下不同測點的相對位移曲線；b為淺水條件下不同測點的相對位移曲線。

圖7為格架在加速度幅值為2.96m/s²條件下的位移時程曲線；其中，a圖、 b圖所示的在滿水格架的底端和底部有顯著的位移，且位移曲線并不重合；在c 圖、d圖所示的淺水情況下，格架發(fā)生了明顯的滑移；

具體實施方式

本實用新型提出一種乏燃料貯存格架流固耦合參數(shù)振動臺測量裝置；下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型予以說明。

在圖1、圖2所示的格架流固耦合參數(shù)振動臺測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖中，所述乏燃料貯存格架流固耦合參數(shù)振動臺測量裝置采用單個格架模型和雙格架模型，分別研究格架與水箱、格架與格架之間的流固耦合效應(yīng)；該裝置水箱1的底座3 卡入振動臺4中部的槽5中，并用螺釘6固定連接；在水箱側(cè)壁安裝視窗2、激光位移傳感器P1、P2和壓力傳感器P3；單格架試驗與雙格架試驗共用同一個水箱，即在水箱中放置兩個結(jié)構(gòu)相同或不同的單格架7，兩個單格架之間放置一個可移動的隔板8。

所述可移動的隔板，在當對單格架進行測量時，移動水箱1內(nèi)的隔板8(如圖2、3所示)，調(diào)整水箱大小；當測量雙格架時，將隔板8移動至水箱邊緣。

所述水箱的尺寸通過隔板8微調(diào)，保證不同格架類型的間隙與原型相似；并且試驗中考慮了乏燃料貯存格架內(nèi)部燃料組件的作用。