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压水堆燃料组件附加质量仿真研究

郭严 张国梁 刘欢 李伟才

郭严, 张国梁, 刘欢, 李伟才. 压水堆燃料组件附加质量仿真研究[J]. 核动力工程, 2023, 44(2): 129-135. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.02.0129
引用本文: 郭严, 张国梁, 刘欢, 李伟才. 压水堆燃料组件附加质量仿真研究[J]. 核动力工程, 2023, 44(2): 129-135. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.02.0129
Guo Yan, Zhang Guoliang, Liu Huan, Li Weicai. Simulation Research on Additional Mass of PWR Fuel Assembly[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(2): 129-135. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.02.0129
Citation: Guo Yan, Zhang Guoliang, Liu Huan, Li Weicai. Simulation Research on Additional Mass of PWR Fuel Assembly[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(2): 129-135. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.02.0129

压水堆燃料组件附加质量仿真研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2023.02.0129
详细信息
    作者简介:

    郭 严(1983—),男,高级工程师,现主要从事燃料组件性能分析研究及试验工作,E-mail: guo_yan@cgnpc.com.cn

  • 中图分类号: TL352

Simulation Research on Additional Mass of PWR Fuel Assembly

  • 摘要: 为了准确探究反应堆冷却剂与燃料组件间存在流固耦合行为对燃料组件振动特性的影响,本文采用计算流体动力学(CFD)软件 Fluent平台,运用其中的动态网格技术,以压水堆燃料组件为研究对象,通过建立燃料组件模拟棒束、堆芯围板以及冷却剂模型,实现燃料组件与堆芯围板分别单独运动工况的燃料组件附加质量计算。结果显示:燃料组件运动工况下,燃料组件附加质量系数均值为 2.4712;围板运动工况下,燃料组件附加质量系数均值为–3.4713,均与文献值偏差小于5%。叠加附加质量后,燃料组件振动频率计算值与水中振动试验测试结果偏差小于 5%,验证了分析方法的合理性。本研究建立的仿真计算方法能够用于压水堆燃料组件附加质量计算。

     

  • 图  1  燃料组件附加质量计算模型

    Figure  1.  Calculation Model for Additional Mass of Fuel Assembly      

    图  2  附加质量计算模型网格划分

    Figure  2.  Meshing of Additional Mass Calculation Model

    图  3  模拟燃料组件工况1~3分别施加单位加速度后的组件速度云图

    Figure  3.  Assembly Velocity Nephogram after Applying Unit Acceleration to Simulated Fuel Assemblies 1, 2 and 3 Respectively      

    图  4  模拟燃料组件1~3分别施加单位加速度后的组件压强云图

    Figure  4.  Assembly Pressure Nephogram after Applying Unit Acceleration to Simulated Fuel Assemblies 1, 2 and 3 Respectively      

    图  5  模拟燃料组件工况1~3分别施加单位加速度后的组件附加载荷

    Figure  5.  Assembly Additional Load after Applying Unit Acceleration to Simulated Fuel Assemblies 1, 2 and 3 Respectively

    图  6  围板施加单位加速度运动后的模拟燃料组件速度云图

    Figure  6.  Velocity Nephogram of Simulated Fuel Assembly after Applying Unit Acceleration to the Baffle

    图  7  围板施加单位加速度运动后的模拟燃料组件压强云图

    Figure  7.  Pressure Nephogram of Simulated Fuel Assembly after Applying Unit Acceleration to the Baffle

    图  8  位移传感器测点示意图

    GRID—结构格架;MSMG—中间搅混格架;D—位移;X—X轴,代表载荷作用的方向

    Figure  8.  Schematic Diagram of Displacement Sensor Measurement Points     

    图  9  模拟燃料组件前3阶振型

    Figure  9.  The First Three Modes of Simulated Fuel Assembly

    表  1  模型几何参数  mm

    Table  1.   Geometric Parameters of Model

    参数名参数值
    格架宽度214.1
    围板宽度3243
    相邻组件的中心距216.1
    燃料棒外径9.5
    组件内部燃料棒棒间距12.6
    边缘组件燃料棒表面与围板间距3.08
    相邻组件燃料棒表面间距4.75
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    表  2  4种典型分析工况

    Table  2.   Four Typical Analysis Conditions

    工况序号状态运动加速度/(m·s−2)
    组件1组件2组件3围板
    1反应堆热态运行1000
    20100
    30010
    40001
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-06-02
  • 修回日期:  2022-08-31
  • 刊出日期:  2023-04-15

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