学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

屏蔽电机主泵飞轮力学分析及完整性评价

作　者: 葛磊
导　师: 王德忠
学　校: 上海交通大学
专　业: 核能与核技术工程
关键词: 屏蔽电机主泵飞轮完整性惰转转子挠度
分类号: TL353.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 115次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

核反应堆冷却剂泵(简称核主泵)是一回路唯一不间断动力源,需要有60年超长使役时间,并经受各种极端工况考验。对于主泵飞轮,要求能够在反应堆断电事故下提供一定时间的冷却剂强迫循环,从而避免堆芯损坏。飞轮的结构完整性直接关系到断电事故情况下的反应堆安全,因此需要对主泵飞轮进行完整性分析。此外,为了保证主泵在反应堆紧急停堆或全厂断电事故下,仍能提供一定的惰转流量,因此需要进行转子挠度分析。本文采用ANSYS软件建立飞轮三维实体有限元模型,对飞轮进行应力分析,并将分析的结果与解析解进行对比,验证了有限元模型的正确性。并根据不同装配过盈量及结构尺寸对飞轮进行应力分析,得出飞轮应力分布规律。结果表明,合理的装配过盈量0.4-0.6mm,合理的结构尺寸为内轮毂厚度0.149m,钨合金厚度0.117m,外轮毂厚度0.055m。综合考虑了装配预紧力、运行时的离心力及流体剪切力和压力,得到飞轮在额定转速以及设计转速下的应力、位移等分布,按照RG1.14(美国核管会导则)进行安全评定,评定结果满足规范要求。飞轮延展性分析表明,飞轮在额定及设计转速下应力强度因子小于临界应力强度因子,因此不会出现延性破裂。计算得出飞轮的临界失效转速为4344r/min,大于设计转速(2250r/min)。飞轮一旦出现最严重的飞轮组件损坏事件,其四周的结构需能够容纳飞轮碎片的能量,不至于导致压力边界破坏。采用ANSYS-DYNA软件对压力边界的完整性进行分析,结果表明,电机外壳能够包容飞轮破裂碎片,不至于发生压力边界的破坏。对主泵地震工况下惰转过程中转子挠度进行分析,结果表明,在地震事故下,主泵转子不会发生卡轴事故。本文研究并掌握了屏蔽电机主泵飞轮力学分析的研究方法,进行了飞轮的完整性分析,其结果为屏蔽电机主泵飞轮的结构完整性评价提供依据；惰转过程中转子挠度的研究为惰转过程中主泵安全性提供了参考。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-21
  1.1 课题研究背景及目的  11-12
  1.2 核主泵及飞轮介绍  12-14
  1.3 国内外研究现状  14-18
    1.3.1 飞轮的研究现状  14-16
    1.3.2 飞轮过盈量及结构尺寸设计的研究现状  16-17
    1.3.3 飞轮完整性分析的研究现状  17-18
  1.4 本文研究内容  18-19
  1.5 本章小结  19-21
第二章飞轮过盈量及结构尺寸对安全性的影响  21-34
  2.1 概述  21-22
  2.2 解析法设计  22-26
    2.2.1 解析法计算模型  23
    2.2.2 边界方程的建立  23-25
    2.2.3 分析结果  25-26
  2.3 有限元法分析  26
  2.4 过盈量为0.0004m解析法结果与有限元结果的对比  26-28
  2.5 参数变化对飞轮应力分布的影响  28-33
    2.5.1 过盈量的变化对飞轮应力分布的影响  28-29
    2.5.2 结构厚度的变化对飞轮应力分布的影响  29-33
  2.6 本章小结  33-34
第三章飞轮在额定以及设计转速下力学分析  34-48
  3.1 概述  34
  3.2 流体数值计算理论简介  34-38
    3.2.1 质量守恒方程  34-35
    3.2.2 动量守恒方程  35
    3.2.3 控制方程的通用形式  35-36
    3.2.4 流体有限元模型  36-38
  3.3 实体单元  38-39
  3.4 过盈配合的处理  39
  3.5 飞轮有限元模型  39-40
  3.6 边界条件的设置  40-41
  3.7 有限元分析结果  41-47
  3.8 本章小结  47-48
第四章飞轮延展性分析  48-55
  4.1 概述  48
  4.2 裂纹的分类  48-49
  4.3 应力强度因子  49-50
  4.4 应力强度因子的强度准则  50-51
  4.5 飞轮延展性分析  51-52
  4.6 飞轮临界失效转速的计算  52-54
  4.7 本章小结  54-55
第五章飞轮破碎对压力边界完整性的影响  55-63
  5.1 有限元模型的建立  55-60
    5.1.1 实体单元  55
    5.1.2 边界条件的设置  55-56
    5.1.3 有限元模型  56-60
    5.1.4 模型前处理  60
  5.2 分析结果  60-62
  5.3 本章小结  62-63
第六章地震工况下主泵惰转过程转子挠度分析  63-79
  6.1 概述  63
  6.2 核主泵动力学仿真原理与技术路线  63-65
  6.3 数字样机前处理  65-68
  6.4 核主泵模型模态分析  68-70
  6.5 主泵惰转数字样机动力学仿真  70-73
  6.6 地震工况下主泵惰转安全性分析  73-77
  6.7 结论  77-79
第七章总结与展望  79-81
  7.1 主要结论  79
  7.2 本文创新点  79
  7.3 研究展望  79-81
参考文献  81-84
致谢  84-85
攻读硕士学位期间发表的学术论文目录  85

相似论文

基于信号完整性分析的高速数采卡设计,TP274.2
稻瘟病菌转录因子Moswi6的功能研究,S435.111.4
西施舌精子冷冻保存及其冷冻损伤机理研究,S968.3
采油中心的动力特性分析及结构优化改进,TE933.1
漓江流域大型底栖无脊椎动物群落结构与水质生物评价,X826
双组分系统基因MoSLN1和MoSKN7在稻瘟病菌生长发育与致病过程中的功能研究,S435.111.41
基于windows日志的计算机取证模型设计,D918.2
时滞线性系统的鲁棒容错控制器设计,TP13
桩身反射波形的干扰因素分析研究,TU473.16
男性自我平衡的追寻：劳伦斯作品中男性之间关系探析,I561.074
高速互连信号完整性研究,TN41
PCB板导通孔的高速信号特性研究,TN41
基于Intel Calpella平台的笔记本电脑主板设计,TP368.32
双通道3GSPS数据采集模块硬件设计,TP274.2
高速PCB板过孔电磁模型优化研究,TN41
专用可信计算网络的研究与设计,TP393.08
基于飞轮储能的柔性功率调节器动态模拟试验研究,TM761.1
面向存储器完整性验证的Cache设计,TP332
共享外包数据库数据完整性验验验究,TP311.13
铁路机车整车牵引与制动试验系统,U260.14