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《高溫高壓核電閘閥流固熱耦合分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、16FLUIDMACHINERYVo1．40，No．3，2012文章編號(hào)：1005—0329(2012)03—0016一o5高溫高壓核電閘閥流固熱耦合分析劉建瑞，李昌，劉亮亮，向宏杰，何小可(江蘇大學(xué)，江蘇鎮(zhèn)江212013)摘要：以高溫高壓核電閘閥為研究對(duì)象，分析了流固熱三場(chǎng)耦合的原理。數(shù)值模擬后得到流體的壓力、速度和溫度分布，以及閘閥的變形和應(yīng)力分布。通過對(duì)閘閥施加載荷，分析壓力和溫度對(duì)閘閥性能的影響?！M結(jié)果顯示，流體在閥座部位產(chǎn)生壓力波動(dòng)，并在底部產(chǎn)生渦流，流體壓力能轉(zhuǎn)換成熱能。在不限制閘閥整體自由變
2、形的情況下，因熱產(chǎn)生的變形較大，因流體壓力產(chǎn)生的應(yīng)力較大，熱變形能減小閘閥因流體壓力作用而產(chǎn)生的應(yīng)力。關(guān)鍵詞：閘閥；高溫；高壓；核電；流固熱耦合中圖分類號(hào)：TH134文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2012．03．004Fluid-solid-heatCouplingAnalysisforHigh-temperatureandHi【gh-pressureNuclearPowerGateValveLIUJian—rui，LIChang，LIULiang—liang，XIA
3、NGHong~ie，HEXiao-ke(JiangsuUniversity，Zhe~iang212013，China)Abstract：Ahigh-temperatureandhigh—pressurenuclearpowergatevalvewasstudied，andthreefieldcouplingprincipleofflu—id-solid—heatwasanalysed．Distributionoffluidpressure，velocity，temperature，valvedeformati
4、onandstresswereobtainedbynumericalsimulation．Theeffectoffluidpressureandtemperatureuponthevalvewasanalysedbyloadedthemonit．Simulationresultsshowthatthepressureoffluidfluctuatesandedaycurrentgeneratesintheseatarea，thepressureenergyoffluidtrans-formsintoheate
5、nergy．Whenthewholefree-formdeformationofthevalveisunrestricted，heatgenerateslargerdeformationandfluidpressuregeneratesgreaterstress，thermaldeformationreducesthestressofthevalveunderfluidpressure．Keywords：gatevalve；high—temperature；hish—pressure；nuclearpower
6、；fluid-solid-heatcoupling1前言導(dǎo)致溫度場(chǎng)變化，固體變形與熱效應(yīng)導(dǎo)致流動(dòng)特性的改變，以上3種效應(yīng)是同時(shí)發(fā)生的。流固熱耦合是指在由流體、固體和溫度場(chǎng)組閘閥主要作為接通或切斷管道中的介質(zhì)用，成的系統(tǒng)中三者之間的相互作用，流固熱耦合問即全開或全閉使用-lJ。在核電站中，閘閥受到高題是流動(dòng)、應(yīng)力、溫度三場(chǎng)同時(shí)存在時(shí)的基本問溫高壓流體的作用，必然會(huì)產(chǎn)生變形及應(yīng)力J。題。流固熱耦合問題不僅僅是在流固耦合問題上為了防止全開時(shí)閘閥變形或應(yīng)力超過許用值而造附加一個(gè)體現(xiàn)溫度變化的條件，而是將體現(xiàn)流體成的結(jié)
7、構(gòu)破壞，必須對(duì)其進(jìn)行計(jì)算。由于閘閥工流動(dòng)、固體變形、溫度場(chǎng)變化的量如流體壓力、固作時(shí)結(jié)構(gòu)的變形很小，對(duì)流體流動(dòng)狀態(tài)及溫度的相質(zhì)點(diǎn)位移、絕對(duì)溫度同時(shí)視為基本變量，基本變量處于平等地位。在流固熱耦合問題中，熱效應(yīng)變化影響也很小，故此處只考慮流體壓力及溫度與流體壓力導(dǎo)致固體變形，固體變形與流體流動(dòng)對(duì)閘閥結(jié)構(gòu)的影響，即單向耦合作用。收稿日期：2011一o6—27基金項(xiàng)目：江蘇省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(BE2010116)；江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目2012年第4o卷第3期流體機(jī)械17+嗇(AOt)+(2)2耦合場(chǎng)分析
8、原理式中p——密度，kg／m2．1流固耦合計(jì)算cp——比熱容，J／(kg。K)流固耦合是指固體在介質(zhì)載荷作用下會(huì)產(chǎn)生A——導(dǎo)熱系數(shù)，W／(m·K)變形或運(yùn)動(dòng)，變形或運(yùn)動(dòng)又反過來影響介質(zhì)，從而——單位體積發(fā)熱率改變介質(zhì)載荷的分布和大小。(2)熱對(duì)流微分方程流固耦合的有限元方程為：連續(xù)性微分方程：fAV★BUU七CP七DU=E+Fo(pw){GU=H(1)Ot+O++．：0(3)xOyOz、+C艿+K8
