防振条对蒸汽发生器U形管动态特性影响研究.pdf

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2008仨6月郑州大学学报(工学版)Jun．2008第29卷第2期JournalofZhengzhouUniversity(EngineeringScience)Vo1．29No．2文章编号：1671—6833(2008)02—0048—04防振条对蒸汽发生器U形管动态特性影响研究刘敏珊，王素珍，董其伍(郑州大学河南省过程传热与节能重点实验室，河南郑州450002)摘要：应用ANSYS参数化设计语言对蒸汽发生器(SG)u形管流体结构耦联系统动态特性进行了数值

2、模拟，着重考虑了防振条对u形管固有频率的影响．对u形管在空气中和水中的固有振动特性做了比较，并用统计回归给出了半经验公式．关键词：流体结构耦联；固有频率；振动特性；ANSYS．中图分类号：TB123文献标识码：A表1蒸汽发生器u形传热管一阶固有频率0引言Tab．1FirstfrequencyofsteamgeneratorU-tubeHZ核电站运行经验表明，传热管是一回路系统压力边界中最关键也是最薄弱的环节．一旦传热管振动破坏，就得更换蒸汽发生器，这势必造成人力、财力和时间的巨大浪费，也增加了检修人员受放

3、射性辐照的危险．因此，解决蒸汽发生器破管事故是关系到核电站的安全性以及使核电站具有竞由表1可看出，不同理论模型有关公式给出争力和生命力的关键问题．的结果相差很大．而且这些公式的计算模型，特别要尽量消除振动产生的根源，就需知道管子是u形弯头区的支撑和实际工况明显不同．目前的固有频率．对u形管而言，其特殊的几何形状的理论或经验公式不能给出可信的u形管固有使得理论计算比较困难、计算u形管固有频率，频率，有必要通过数值模拟获得较准确的固有频仅有美国TEMA规范推荐的半经验公式和其他率值．几种近似估算方法，都是计算

4、半圆环的固有频率，1．2U形传热管弯头固有特性数值模拟没有考虑u形弯头中间有支撑的情况．而蒸汽发1．2．1弯头曲率半径对弯头固有特性的影响生器中u形传热管弯头处加有防振条，利用AN．建立u形弯头模型，对不同曲率半径下固有SYS程序进行数值模拟可以得出该种u形管流频率进行研究．曲率半径0．4～1m时，弯头加1体结构耦联系统的固有频率，对蒸汽发生器u形个防振条，防振条与轴夹角90。；曲率半径0．8管的动态特性进行研究．～1．8m时，弯头加2个防振条，防振条与轴夹角分别为6O。和120。；曲率半径1．7～3m时

5、，弯1蒸汽发生器U形传热管动态特性研究头加4个防振条，防振条与轴夹角分别为35。、70。、110。和145。．模拟结果见图1、图2、图3所1．1U形传热管动态特性模型与理论计算结果示．选取某大型压水堆核电站自然循环蒸汽发生由模拟结果可知，弯头处加1个防振条，前3器u形管设计参数作为计算模型．u形管外径阶固有频率增幅平稳，而第4阶固有频率突然增19．05mm，壁厚1．09mm．U形弯头曲率半径r=加．加2个防振条，前5阶固有频率增幅平稳，而1．0m．采用已有计算公式得到面外和面内一阶固第6阶固有频率突然增加

6、．加4个防振条，前9阶有频率，如表1所示．固有频率增幅平稳，而第1O阶固有频率突然增收稿日期：2008一O1—02；修订日期：2008—03—14基金项目：河南省杰出人才创新基金资助项目(0221000600)．作者简介：刘敏珊(1943一)，女，郑州大学教授，博士生导师，主要从事过程传热与节能方面的研究维普资讯http://www.cqvip.com第2期刘敏珊等防振条对蒸汽发生器U形管动态特性影响研究49加．曲率半径越大，固有频率越小，因此对于大曲率，但加防振条不太易实现，因此加防振条个数的率半径的弯

7、头，就要加适当的防振条，且要考虑防多少要视弯头曲率半径大小来定，并不是加越多振条与轴的夹角．越好，对于小曲率半径的弯头是无须加防振条的．书{卜聚处加1个防振条(0=90。)图4弯头加1～2个防振条twithoneanti-vibrationbarFig．4U-bentwithoneortwoanti-vibrationbarsr=0．8m2468l0模态数(2个防振条)图2弯头处加2个防振条(0=60。)图5弯头加2～4个防振条Fig．2U-bentwithtwoanti-vibrationbarsFig

8、．5U-bentwithtwoorfouranti-vibrationbars—r；1．7m1．2．3防振条与轴夹角对弯头固有特性的影响5OO分析不同工况下面外振动变化趋势，r=1m45O4OO时，加2个防振条，与轴夹角40。～70。，r=；5O1．7m时，加4个防振条，与轴夹角范围为20。OO书{卜一40。，利用APDL参数化语言建立模型，对模拟25O聚2OO出来的结果提取数据，用Origin进行曲线拟合，发l5O现面外振动