摘要: 快堆的主容器内存在着自由表面流体, 当发生长周期地震时, 该流体的晃动会冲击到容器壁, 对反应堆造成威胁。本文采用ADINA 软件建立快堆主容器的三维有限元模型, 模拟了正弦三波激励下液面晃动对容器壁的冲击现象, 得到的冲击压力为容器结构完整性分析提供了载荷, 验证了运用ADINA软件对自由表面流动进行分析的可行性以及在处理流固耦合问题上的优越性。
快堆的主容器内存在着自由表面, 当发生长周期地震时, 容器中自由液面的晃动波高可达数米, 会冲击到容器壁面, 对反应堆的安全造成威胁。根据核电站的抗震设计规范[ 1] 和核电站安全导则汇编[ 2] , 必须考虑地震情况下液体晃动对结构的冲击载荷。
储液容器中自由液面晃动的研究属于流体力学与结构力学的交叉学科——流固耦合的范性力学行为, 目前尚无很好的预测方法。本文采用有限元软件ADINA 作为分析工具, 数值模拟正弦三波激励下液面晃动对容器壁面的冲击现象, 计算得到的冲击压力为容器结构完整性分析提供载荷。
1 计算软件
ADINA-FSI 是流固耦合求解器, 相对于其它有限元软件, 它具有以下特点:
1) 流体和结构的网格可独立划分, 即流体和结构在界面上的网格不需要一致, 可考虑自由液面运动;
2) 可考虑移动壁面问题;
3) 当流体区域发生变化时, 可考虑网格重划分;
4) 结构域采用Lagrange 坐标系, 流体域采用ALE 坐标系;
5) ALE 输运参量包括速度、压力、位移等;
6) 不同域自动采用相同时间积分;
7) 流固耦合有FSI 和Thermal FSI 两种选项;
8) 任何流体本构和结构材料都可进行耦合分析。
由于ADINA 强大的流固耦合分析功能,为各种流固耦合问题提供强有力的求解方案,成为当前解决流固耦合分析问题的最主要的分析工具, 被广泛应用于机械、航空航天、汽车、压力容器、水利、船舶、生物力学等各个领域。
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