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核电阀门管系高保真动力学模型修正技术研究

薛睿渊 张永楠 张希恒 俞树荣 孟晓桥 余建平

薛睿渊, 张永楠, 张希恒, 俞树荣, 孟晓桥, 余建平. 核电阀门管系高保真动力学模型修正技术研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(1): 130-138. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.01.0130
引用本文: 薛睿渊, 张永楠, 张希恒, 俞树荣, 孟晓桥, 余建平. 核电阀门管系高保真动力学模型修正技术研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(1): 130-138. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.01.0130
Xue Ruiyuan, Zhang Yongnan, Zhang Xiheng, Yu Shurong, Meng Xiaoqiao, Yu Jianping. Research on High-fidelity Dynamic Model Updating Technology of Nuclear Power Valve Piping System[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(1): 130-138. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.01.0130
Citation: Xue Ruiyuan, Zhang Yongnan, Zhang Xiheng, Yu Shurong, Meng Xiaoqiao, Yu Jianping. Research on High-fidelity Dynamic Model Updating Technology of Nuclear Power Valve Piping System[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(1): 130-138. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.01.0130

核电阀门管系高保真动力学模型修正技术研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.01.0130
基金项目: 甘肃省青年科技基金计划(22JR5RA297)
详细信息
    作者简介:

    薛睿渊(1993—),男,博士研究生,副教授,硕士研究生导师,现主要从事核电阀门抗震设计与分析,E-mail: xrywyy@163.com

  • 中图分类号: O327;TL37

Research on High-fidelity Dynamic Model Updating Technology of Nuclear Power Valve Piping System

  • 摘要: 高保真动力学模型是在役核电阀门管系抗震裕度分析、抗震性能监测、抗震设计持续改进的基础,然而其建立过程面临着难度大、效率低的问题。基于某实际阀门管系高保真动力学模型对各类管系反共振频率特性开展研究,结果表明:核电阀门管系的原点反共振频率与共振频率交替出现,在低频区域,各类管系原点反共振频率的理论值与测量值匹配较好;在阀门与管道连接位置,不同结构参数对原点反共振频率和共振频率有较为接近的灵敏度,实际工程中应优先在此位置布置测点。以此为理论基础,以共振频率与反共振频率共同作为目标函数,提出了结合高斯径向基响应面与自适应遗传算法的有限元模型修正方法。实际算例表明,提出的方法克服了试验数据不足、收敛速度慢的难点,能够高精度、高效率地识别阀门管系中的未知结构参数,建立其高保真动力学模型。研究成果为核电阀门管系抗震设计经济性和安全性的进一步提升提供了可能。

     

  • 图  1  集中质量有限元模型及其误差来源 单位:m

    Figure  1.  Lumped Mass FEM and Error Sources

    图  2  不同管系集中质量有限元模型

    Figure  2.  Lumped Mass FEMs for Different Pipe Systems

    图  3  原点反共振频率分布

    Figure  3.  Origin Antiresonance Frequency Distribution

    图  4  管系Ⅰ跨点反共振频率分布

    Figure  4.  Transfer Antiresonance Frequency Distribution of Pipe System Ⅰ

    图  5  频率响应函数Bode图

    Figure  5.  Bode Plot of Frequency Response Function

    图  6  修正参数对ωωa-pp灵敏度偏差云图

    Figure  6.  Sensitivity Deviation Cloud Map of Updating Parameters for ω and ωa-pp

    图  7  适用于DT虚实映射FEMU方法流程

    Δ0—迭代终止条件

    Figure  7.  FEMU Flow for DT Virtual Real Mapping

    图  8  GRBF-RSM拟合结果

    Figure  8.  Curve Fitting by GRBF-RSM

    图  9  修正过程收敛曲线

    Figure  9.  Convergence Curve of Updating Process

    图  10  修正前后H88(ω)幅频曲线对比

    Figure  10.  Comparison of H88(ω) Amplitude-Frequency Curves before and after Correction

    表  1  修正工况详情

    Table  1.   Updating Condition Details

    工况适用对象模拟实测数据
    1管系Ⅰω1ω2、ω3ωa-88,1ωa-88,2
    2管系Ⅱω1ω2ωa-88,1ωa-99,1ωa-1212,1
    3管系Ⅲω1ω2ω3ωa-55,1ωa-1111,1ωa-1616,1
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    表  2  修正结果与偏差

    Table  2.   Updating Results and Deviations

    工况Kr1Kr2WbyWb9Wb10
    修正值/(N·m·rad−1)偏差/%修正值/(N·m·rad−1)偏差/%修正值/(N·m6)偏差/%修正值/(N·m6)偏差/%修正值/(N·m6)偏差/%
    11.57×1054.581.48×1050.411.84×1040.454.31×1032.362.16×1032.31
    21.56×1054.671.43×1053.091.90×1040.994.31×1032.882.17×1033.73
    31.50×1053.801.44×1050.941.83×1040.174.15×1031.412.09×1031.41
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-06-20
  • 修回日期:  2023-11-28
  • 刊出日期:  2024-02-15

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