堆容器流固耦合模型动力相似关系研讨.pdfVIP

核动力工程 2006年10月 NuclearPower 0ct．2O06 Engineering 堆容器流固耦合模型动力相似关系研究 鲁亮，吕西林，钱江 (同济大学结构工程与防灾研究所，上海，200092) 摘要：反应堆容器、石油储液罐等内部均含有大容积的液体，在进行结构抗震试验时，流固耦合效应对 结构地震响应的影响不能忽略，堆容器结构试验模型所采用的动力相似关系比单一固体结构模型的动力相似 关系要复杂的多。本文在总结快中子增殖反应堆堆本体模型抗震试验研究的基础上，整合出2种比较实用的 堆容器结构的抗震试验模型，一种是重力失真模型，另一种是几何变态模型。 关麓词：流固耦合作用；反应堆；动力相似关系；抗震试验；模型 1 前言 理的考虑流固耦合效应的堆容器的缩尺试验模 反应堆容器动力问题研究的实质就是研究其 型：一种为重力失真模型，另一种为几何变态模 振动和抗震问题，此类结构与一般设备结构的主 型【21(相对于正态模型而言)。 要区别在于内含液体，也是其研究的难点和重点。 对于反应堆容器的振动试验，与一般固体结构振 2 反应堆容器模型试验的基本动力相似 动试验相比，有其特殊性，要考虑流固相互作用 关系 问题。试验中要考虑进行测量流体参数，除材料 相似理论的基础是在3个基本相似定理【3】， 特性外，液体的动压力和液面的高度变化是经常 它是指导模型实验的基本理论。进行反应堆容器 测量的两个流体力学参数。 试验时，由于原型尺寸一般较大，往往采用模型 而不是原型进行试验。确定相似准则有2种方法： 快中子增殖反应堆(FBR)堆本体是典型的反 应堆容器，堆本体内部含有大容积的作为冷却剂 方程式分析法和量纲分析法，此处采用方程式分 和热传输载体的液态金属钠，大量的堆内构件都 析法。从固体力学的Lame方程和牛顿粘性流体 潜浸在金属钠中，研究流固耦合效应对堆容器和 堆内构件的抗震性能评价十分重要。装有大量液 试验的动力相似关系，使主要参量的动力相似关 态金属钠的快堆主容器，在地震激励下，形成具 系得到满足。 有流体介质运动和固体介质运动的复杂动态环 由固体动力学基本方程(Lame方程) 境，前者的运动由流体波动方程描述，而后者的 罂：玉竺盟鲫揣科旦v2Ⅳ+只(1) 运动应服从于固体结构的振动方程。容器类结构 援“ps ps 式中，风为固体密度；只为重力加速度g。可以 的流固耦合效应分析理论经历了从Housncr的刚 性壁理论到柔性壁理论的发展过程【11。 得到2个主要的无量纲表达式 模拟地震振动台试验是研究结构抗震性能的 Il = 有效手段，堆容器结构原型的重量和体积都很大， 塑M Q 在进行模拟地震振动台试验时，一般要采用缩尺 = 模型。由于要考虑流固耦合效应，采用何种缩尺 ．死 堡∥旦矿 模型，也就是说采用何种动力相似关系的试验