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LBB管道裂纹泄漏率计算软件PICLES验证研究

何风 吴万军 马若群 房永刚 艾红雷 王新军 孙英学

何风, 吴万军, 马若群, 房永刚, 艾红雷, 王新军, 孙英学. LBB管道裂纹泄漏率计算软件PICLES验证研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(6): 168-173. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.06.0168
引用本文: 何风, 吴万军, 马若群, 房永刚, 艾红雷, 王新军, 孙英学. LBB管道裂纹泄漏率计算软件PICLES验证研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(6): 168-173. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.06.0168
He Feng, Wu Wanjun, Ma Ruoqun, Fang Yonggang, Ai Honglei, Wang Xinjun, Sun Yingxue. Verification and Research of LBB Pipe Crack Leakage Rate Calculation Software PICLES[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(6): 168-173. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.06.0168
Citation: He Feng, Wu Wanjun, Ma Ruoqun, Fang Yonggang, Ai Honglei, Wang Xinjun, Sun Yingxue. Verification and Research of LBB Pipe Crack Leakage Rate Calculation Software PICLES[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(6): 168-173. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.06.0168

LBB管道裂纹泄漏率计算软件PICLES验证研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.06.0168
详细信息
    作者简介:

    何 风(1984—),男,高级工程师,硕士,主要从事反应堆结构力学方面的工作,E-mail: hefeng_work@163.com

  • 中图分类号: TL353+.1

Verification and Research of LBB Pipe Crack Leakage Rate Calculation Software PICLES

  • 摘要: 管道裂纹泄漏率计算是破前漏(LBB)分析中的关键技术,采用与有效软件进行对比和与实验结果进行对比的方式,对国内自主研发的泄漏率计算软件PICLES进行验证研究。与已有成熟工程应用的国际同类软件(PICEP和SI-PICEP)对比,PICLES与其计算结果相差较小;与管道裂纹泄漏率实验结果对比,PICLES计算出的泄漏率与其相差−80.23%~−43.79%,PICLES计算的泄漏裂纹长度与实测裂纹长度相差21.84%~79.07%,说明将PICLES用于过冷水管道LBB分析具有较高的保守性。因此,PICLES可用于实际工程中的LBB分析。

     

  • 图  1  PICLES分析流程图

    Figure  1.  Analysis Flow Chart of PICLES

    图  2  PICLES与SI-PICEP算例COD计算结果对比

    x—SI-PICEP计算的COD;y—PICLES计算的COD

    Figure  2.  Comparison of COD Calculation Results between PICLES and SI-PICEP Calculation Examples

    图  3  PICLES与SI-PICEP算例泄漏率计算结果对比

    X—SI-PICEP计算的泄漏率;Y—PICLES计算的泄漏率

    Figure  3.  Comparison of Calculation Results of Leakage Rate between PICLES and SI-PICEP Calculation Examples

    图  4  实验件裂纹处内力计算有限元模型

    F—千斤顶所施加的载荷

    Figure  4.  Finite Element Model of Internal Force Calculation at Crack of the Experimental Piece

    表  1  PICEP 6个算例的基本情况

    Table  1.   Basic Situation of 6 Calculation Examples of PICEP

    编号 外径/mm 壁厚/mm 裂纹方向 裂纹类型 流体类型
    算例1 114.300 8.560 轴向 晶间应力腐蚀裂纹 过冷水
    算例2 19.050 1.219 轴向 晶间应力腐蚀裂纹 过冷水
    算例3 711.200 31.750 环向 晶间应力腐蚀裂纹 过冷水
    算例4 88.900 11.100 环向 疲劳裂纹 过冷水
    算例5 860.958 47.625 环向 疲劳裂纹 过热蒸汽
    算例7 306.705 16.501 环向 腐蚀裂纹 过冷水
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    表  2  PICLES与PICEP算例计算结果对比

    Table  2.   Comparison between the Calculation Results of PICLES and PICEP Calculation Examples

    编号 COD/mm 泄漏率/(10−3m3·s−1)
    PICLES PICEP 相差百
    分比/%
    PICLES PICEP 相差百
    分比/%
    算例1 0.3004 0.3302 −9.03 0.4237 0.4675 −9.37
    算例2 0.0683 0.0545 25.26 0.0216 0.0188 15.09
    算例3 0.0635 0.0683 0.0685 −0.20
    算例4 0.5462 0.5462 0.01 3.0950 2.7780 11.41
    算例5 33.0800 33.1176 −0.11 127.9000 128.3158 −0.32
    算例7 0.4396 0.4259 3.21 0.8302 0.8041 3.25
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    表  3  实验结果

    Table  3.   Experimental Results

    实验件编号 裂纹长度/mm 工况编号 温度/℃ 压力/MPa 外载/N COD/mm 质量泄漏率/(kg·h−1)
    外表面 内表面
    1 30 28 1 278.1 8.10 14448 0.068 29.521
    2 280.0 10.10 12657 0.070 35.555
    3 274.8 12.07 13838 0.095 67.653
    4 277.6 13.84 13411 0.105 86.613
    5 281.1 15.05 13288 0.119 121.170
    2 50 36 1 278.0 7.85 15967 0.078 46.162
    2 277.5 10.06 14515 0.082 59.296
    3 271.0 12.07 11673 0.117 131.037
    4 276.3 13.72 10037 0.130 177.530
    5 275.4 15.00 9947 0.138 218.713
    3 70 49 1 276.2 8.91 7986 0.133 193.477
    2 280.0 10.05 7896 0.144 235.258
    3 276.0 12.04 8661 0.148 294.702
    4 270.1 13.73 5090 0.151 327.362
    5 271.0 14.89 7838 0.181 646.610
      外载—千斤顶所施加的载荷
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    表  4  COD和泄漏率的计算值与实验值对比

    Table  4.   Comparison between Calculated Values of COD and Leakage Rate and Experimental Values

    实验件编号 裂纹长度/mm 工况编号 裂纹处内力 COD/mm 体积泄漏率/(10−6m3·s−1)
    轴力/N 弯矩/(N·m) 计算值 实验值 相差百分比/% 计算值 实验值 相差百分比/%
    1 29 1 8846.8 4946.2 0.017 0.066 −74.53 1.68 8.51 −80.23
    2 8962.1 4795.1 0.019 0.068 −72.23 2.96 10.26 −71.11
    3 8741.8 4840.6 0.021 0.092 −76.76 4.82 19.51 −75.30
    4 8854.0 4836.3 0.024 0.102 −76.40 6.10 24.98 −75.58
    5 8986.3 4872.6 0.026 0.115 −77.37 7.15 34.95 −79.53
    2 43 1 8805.5 5095.6 0.027 0.067 −60.47 4.71 13.31 −64.64
    2 8822.4 4944.3 0.030 0.071 −57.26 9.61 17.10 −43.79
    3 8653.3 4572.3 0.033 0.101 −67.11 13.41 37.79 −64.52
    4 8889.4 4483.4 0.037 0.112 −67.01 16.68 51.20 −67.42
    5 8857.6 4461.7 0.040 0.119 −66.12 19.86 63.08 −68.52
    3 59.5 1 8934.4 4277.6 0.038 0.113 −66.78 15.43 55.80 −72.35
    2 9077.8 4321.8 0.041 0.122 −66.49 21.02 67.86 −69.02
    3 8912.7 4342.8 0.048 0.126 −62.03 32.39 85.00 −61.89
    4 8780.3 3905.2 0.052 0.128 −59.17 39.81 94.42 −57.84
    5 8746.5 4190.9 0.058 0.154 −62.05 48.54 186.50 −73.97
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    表  5  COD和裂纹长度的计算值与实验值对比

    Table  5.   Comparison between Calculated Values of COD and Crack Length and Experimental Values

    实验件编号 工况编号 裂纹处内力 COD/mm 裂纹长度/mm
    轴力/N 弯矩/(N·m) 计算值 实验值 相差百分比/% 计算值 实验值 相差百分比/%
    1 1 8846.8 4946.2 0.034 0.066 −48.99 51.93 29.0 79.07
    2 8962.1 4795.1 0.032 0.068 −53.00 45.28 56.14
    3 8741.8 4840.6 0.040 0.092 −56.75 48.67 67.83
    4 8854.0 4836.3 0.045 0.102 −55.84 48.70 67.93
    5 8986.3 4872.6 0.053 0.115 −54.02 51.71 78.31
    2 1 8805.5 5095.6 0.042 0.067 −37.55 61.50 43.0
    43.02
    2 8822.4 4944.3 0.039 0.071 −45.24 52.39 21.84
    3 8653.3 4572.3 0.053 0.101 −47.11 61.85 43.84
    4 8889.4 4483.4 0.062 0.112 −44.64 63.49 47.65
    5 8857.6 4461.7 0.069 0.119 −42.21 63.98 48.79
    3 1 8934.4 4277.6 0.070 0.113 −38.41 87.34 59.5
    46.79
    2 9077.8 4321.8 0.072 0.122 −41.33 83.97 41.13
    3 8912.7 4342.8 0.076 0.126 −39.28 79.63 33.83
    4 8780.3 3905.2 0.078 0.128 −39.10 76.45 28.49
    5 8746.5 4190.9 0.105 0.154 −31.56 85.31 43.38
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-11-16
  • 录用日期:  2022-02-14
  • 修回日期:  2022-02-01
  • 刊出日期:  2022-12-14

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