核电主设备接管嘴温度场及热应力分析

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核电主设备接管嘴温度场及热应力分析

王辉, 何铮, 张小铮, 刚直

文章导航 > 南方能源建设 > 2017 > 4(S1): 36-46

王辉, 何铮, 张小铮, 刚直. 核电主设备接管嘴温度场及热应力分析[J]. 南方能源建设, 2017, 4(S1): 36-46. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2017.S1.008

引用本文:

王辉, 何铮, 张小铮, 刚直. 核电主设备接管嘴温度场及热应力分析[J]. 南方能源建设, 2017, 4(S1): 36-46. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2017.S1.008

WANG Hui, HE Zheng, ZHANG Xiaozheng, GANG Zhi. Thermo-mechanical Analysis of Feedwater Nozzle for Steam Generator[J]. SOUTHERN ENERGY CONSTRUCTION, 2017, 4(S1): 36-46. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2017.S1.008

Citation:

WANG Hui, HE Zheng, ZHANG Xiaozheng, GANG Zhi. Thermo-mechanical Analysis of Feedwater Nozzle for Steam Generator[J]. SOUTHERN ENERGY CONSTRUCTION, 2017, 4(S1): 36-46. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2017.S1.008

核电主设备接管嘴温度场及热应力分析

DOI: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2017.S1.008

CSTR: 32391.14.j.gedi.issn2095-8676.2017.S1.008

国核华清(北京)核电技术研发中心有限公司, 北京 102209

基金项目:

国家重大科技专项经费资助项目(2012ZX06004-012)

作者简介:
王辉(1972),男,江苏南京人,高级工程师,博士研究生,主要从事高性能计算技术应用研究及核电工程设计、分析软件研发工作(e-mail)wanghui6@snptc.com.cn。

中图分类号: TM623

Thermo-mechanical Analysis of Feedwater Nozzle for Steam Generator

State Nuclear Hua Qing(Beijing) Nuclear Power Technology R&D Center Co., Ltd., Beijing 102209, China

摘要: 反应堆蒸汽发生器主给水管的热疲劳裂纹问题备受关注,但至今仍未得到完全解决。我们自主开发的结构有限元软件ATLAS根据结构有限元分析的应用特点,运用OpenGL图形引擎的VBO、FBO以及GLSL等技术直接对硬件编程,充分利用GPU的三维渲染能力开发出大模型的高度交互及可视化的仿真环境。ATLAS软件被用来进行反应堆核电主设备接管嘴热应力数值模拟。我们首先建立管嘴的有限元分析简化模型,在ATLAS软件中加载管嘴的内部表面,并对结构加载温度边界进行结构热应力分析得出了热应力变化曲线。我们发现,ATLAS可以准确地导入CAD模型,划分网格,施加各种工况,完成主给水管嘴温度场和热应力分析。ATLAS计算结果与ABAQUS计算结果一致,其准确性得到保证。最后我们对计算结果进行验证并得出结论。
- 核电主设备 /
- 接管嘴 /
- 结构有限元分析 /
- 流固耦合
Abstract: Thermal fatigue crack problems of the feedwater nozzle for steam generator have attracted widely attentions, but haven't yet been fully resolved. Depending on the application characteristics of finite element analysis, we developed finite element software ATLAS by directly programming to hardware with OpenGL graphics engine VBO, FBO and GLSL technologies. By fully using of three-dimensional rendering capabilities of the GPU, ATLAS provided a large-scale highly interactive visualization environment for engineers. ATLAS was used to simulate the thermal stress of the feedwater nozzle. A simplified model of the nozzle finite element analysis was created, and the loads and temperature boundary conditions of the nozzle were added on the interior surfaces. The thermal stress curve was obtained after conducting structural thermal stress analysis. We found that ATLAS can accurately import CAD models, mesh, apply a variety of conditions, and complete the numerical simulation of the thermal stress of the nozzle. ATLAS results were consistent with those of ABAQUS calculation, so its accuracy was assured. Finally, we validated the results and draw conclusions.
- steam generator /
- feedwater nozzle /
- structural finite element analysis /
- fluid-structure coupling

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[3]	王浩然, 冯天天, 崔茗莉, 钟诚. 碳交易政策下绿氢交易市场与电力市场耦合效应分析 . 南方能源建设, 2023, 10(3): 32-46. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.03.004
[4]	颜雪芬, 薛少洋, 赵钰琳, 薛留宇, 侯新杰, 许宏鹏. 燃煤机组耦合固废焚烧关键技术研究进展 . 南方能源建设, 2023, 10(2): 39-47. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.02.006
[5]	初岳峰, 王凯, 肖忠铭, 徐天殷, 郭志群. 海上风电船机与风电设备故障分析及应对策略综述 . 南方能源建设, 2022, 9(1): 9-19. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2022.01.002
[6]	邹罗明, 秦殿山, 宗纪州. 基于价值工程的热机设备选型方法分析及实践 . 南方能源建设, 2022, 9(S2): 18-23. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2022.S2.004
[7]	曲天佐, 方奇术, 乔彦龙. AP1000核电厂设备可靠性数据库开发及应用 . 南方能源建设, 2022, 9(2): 125-130. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2022.02.018
[8]	任灏, 方辉, 魏鑫泽. 导管架船撞损伤与剩余强度的结构有限元模拟与评估方法 . 南方能源建设, 2021, 8(3): 26-33. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.03.004
[9]	崔文俊, 汤寿泉. 构建一流智能电网标准设计体系研究实践 . 南方能源建设, 2020, 7(S1): 1-7. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.S1.001
[10]	封坤, 吕霞云, 张璐, 葛鹏. 铅铋散列靶靶体物理热工耦合分析 . 南方能源建设, 2020, 7(1): 76-83. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.01.012
[11]	陈兆雄, 马旻, 陶林惠, 熊雄. 超超临界燃煤机组侧煤仓有限元分析及设计 . 南方能源建设, 2020, 7(S2): 75-81. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.S2.012
[12]	王辉, 何铮. 基于自主有限元软件的反应堆压力容器密封分析 . 南方能源建设, 2018, 5(4): 66-72. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2018.04.010
[13]	李波. 浅谈核电厂纠正行动计划的有效性评价 . 南方能源建设, 2017, 4(1): 138-142. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2017.01.027
[14]	夏祖讽. 三代核电厂结构的抗震设计分析概论 . 南方能源建设, 2017, 4(1): 1-9. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2017.01.001
[15]	王辉, 何铮, 刚直. 反应堆压力容器防断裂一体化有限元分析 . 南方能源建设, 2017, 4(4): 59-65. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2017.04.012
[16]	龚有军, 黎景辉, 许少淦, 赵世雄. 海底电力电缆金属护层及铠装返流效果研究及应用 . 南方能源建设, 2015, 2(S1): 66-70,114. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2015.S1.014
[17]	史正军, 刘苏, 朱浩骏, 邓婧, 李俊杰. 分布式储能设备在广东省的应用分析 . 南方能源建设, 2015, 2(2): 80-85. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2015.02.015
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[19]	张茂龙. 第三代核电核岛主设备关键制造技术及发展 . 南方能源建设, 2015, 2(4): 16-17.
[20]	胡服全, 杨培勇, 朱翊洲, 高文军, 何铮. 基于实测数据的电缆桥架有限元模型修正 . 南方能源建设, 2015, 2(4): 88-92. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2015.04.015

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核电主设备接管嘴温度场及热应力分析

DOI: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2017.S1.008

CSTR: 32391.14.j.gedi.issn2095-8676.2017.S1.008

国核华清(北京)核电技术研发中心有限公司, 北京 102209

基金项目:

国家重大科技专项经费资助项目(2012ZX06004-012)

作者简介: 王辉(1972),男,江苏南京人,高级工程师,博士研究生,主要从事高性能计算技术应用研究及核电工程设计、分析软件研发工作(e-mail)wanghui6@snptc.com.cn。

收稿日期: 2017-01-05
刊出日期: 2020-07-18

中图分类号: TM623

关键词:

核电主设备 /

结构有限元分析 /

摘要: 反应堆蒸汽发生器主给水管的热疲劳裂纹问题备受关注,但至今仍未得到完全解决。我们自主开发的结构有限元软件ATLAS根据结构有限元分析的应用特点,运用OpenGL图形引擎的VBO、FBO以及GLSL等技术直接对硬件编程,充分利用GPU的三维渲染能力开发出大模型的高度交互及可视化的仿真环境。ATLAS软件被用来进行反应堆核电主设备接管嘴热应力数值模拟。我们首先建立管嘴的有限元分析简化模型,在ATLAS软件中加载管嘴的内部表面,并对结构加载温度边界进行结构热应力分析得出了热应力变化曲线。我们发现,ATLAS可以准确地导入CAD模型,划分网格,施加各种工况,完成主给水管嘴温度场和热应力分析。ATLAS计算结果与ABAQUS计算结果一致,其准确性得到保证。最后我们对计算结果进行验证并得出结论。

English Abstract

王辉, 何铮, 张小铮, 刚直. 核电主设备接管嘴温度场及热应力分析[J]. 南方能源建设, 2017, 4(S1): 36-46. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2017.S1.008

引用本文:

王辉, 何铮, 张小铮, 刚直. 核电主设备接管嘴温度场及热应力分析[J]. 南方能源建设, 2017, 4(S1): 36-46. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2017.S1.008

WANG Hui, HE Zheng, ZHANG Xiaozheng, GANG Zhi. Thermo-mechanical Analysis of Feedwater Nozzle for Steam Generator[J]. SOUTHERN ENERGY CONSTRUCTION, 2017, 4(S1): 36-46. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2017.S1.008

Citation:

WANG Hui, HE Zheng, ZHANG Xiaozheng, GANG Zhi. Thermo-mechanical Analysis of Feedwater Nozzle for Steam Generator[J]. SOUTHERN ENERGY CONSTRUCTION, 2017, 4(S1): 36-46. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2017.S1.008

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