先进核反应堆板状燃料组件流固耦合数值模拟软件的开发

论文摘要

平行板燃料组件在先进核反应堆中得到广泛应用。流体以一定的流速轴向冲刷板状组件时可能导致燃料板的振动,即流致振动（FIV）;而燃料板的振动又会影响流量和流速的重新分布,流体流动与平行板群振动之间构成一种强烈的流固耦合（FSI）关系。研究这样的流固耦合效应对于保证核反应堆的可靠和安全运行具有重大意义。本文针对两端固支的单板结构,以PCBFC坐标系统为基础,采用有限差分法对N-S方程进行离散,并且利用任意拉格朗日欧拉坐标法实现网格的移动,网格移动后的压力和速度用Lie导数进行修正。采用以上技术路线,开发出一套板状燃料组件流固耦合的二维数值模拟软件。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 板状燃料组件的研究背景
• 1.1.2 流固耦合的研究背景
• 1.2 流固耦合问题的研究现状
• 1.2.1 输流管道流固耦合振动问题的研究现状
• 1.2.2 圆柱结构流固耦合振动问题的研究现状
• 1.2.3 板状结构流固耦合的研究
• 1.3 本文所作的主要工作
• 1.3.1 研究的主要内容
• 1.3.2 本文研究的特色及创新点
• 第二章 数值方法与程序编制
• 2.1 数值方法
• 2.1.1 物理组成贴体坐标法方法
• 2.1.2 网格的移动
• 2.1.3 SMAC方法
• 2.1.4 交错网格
• 2.1.5 差分格式
• 2.1.6 SOR迭代法
• 2.1.7 MMT数值过滤
• 2.1.8 Lie导数
• 2.2 程序改进
• 2.3 程序说明
• 第三章 修改后程序的验证
• 3.1 漩涡脱落的特性
• 3.2 矩形板后漩涡脱落数值模拟
• 3.3 矩形板后漩涡脱落与流速的依赖关系研究
• 3.4 小结
• 第四章 板状燃料组件流致振动数值模拟
• 4.1 长板漩涡脱落的数值模拟
• 4.1.1 算例①
• 4.1.2 算例②
• 4.1.3 算例③
• 4.1.4 小结
• 4.2 长板受迫振动下流固耦合的数值模拟
• 4.2.1 算例①
• 4.2.2 算例②
• 4.2.3 小结
• 4.3 板状燃料组件流致振动数值模拟
• 4.3.1 算例①
• 4.3.2 算例②
• 4.3.3 算例③
• 4.3.4 小结
• 第五章 结论及展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加科研工作情况