阀门共振腔声源特性的数值研究  

Numerical study on the valve acoustic resonance behaviors

作　　者：祖洪彪[1] 张锴[1] 

机构地区：[1]国家核电技术公司上海核工程研究设计院,上海200233

出　　处：《核技术》2013年第4期108-112,共5页Nuclear Techniques

摘　　要：近年来,随着新建核电厂功率的不断提升和在役核电厂的升功率,部分核电厂的蒸汽干燥器出现了疲劳开裂问题。研究认为,该问题是由主蒸汽管道上的阀门腔体中产生了流致声共振而引起的。为了深入了解阀门声共振机理,为解决该问题提供技术依据,本文针对阀门共振腔的声源特性展开研究。采用声固耦合有限元方法进行声学模态分析,采用大涡模拟方法进行流场数值计算。计算结果表明:(1)阀门共振腔与所连接的管道中存在多个声学模态;(2)腔体和管道的几何参数对声模态的影响较大;(3)斯特鲁哈数St在一定范围内会导致峰值激励。模态分析与流体计算的结果基本一致,且与现有理论和试验数据吻合较好。本文工作和结论不仅有助于阀门中声共振机理的研究,也为揭示和解决核电厂蒸汽发生器中声共振引发的疲劳问题打下了坚实基础,具有很好的工程应用价值。Background： In recent years some reactors have experienced significant steam dryer cracking. Studies indicate that the fatigue is due to flow-induced acoustic vibration. Purpose： In this study, sound source behaviors of a single valve on the main steam line are investigated. Methods： Mode and CFD analysis were carried to investigate the acoustic mode and resonance behaviors. Results： The following results can be concluded from this study： various categories of acoustic modes exist in the structure; geometries directly influence acoustic mode; peak excitation occurs around St of some specifically range. Conclusions： The results match theory and experimental studies well, and provide reference for the related researches.

关 键 词：阀门共振腔 声共振 声模态 大涡模拟模型 斯特鲁哈数(St) 

分 类 号：TL35[核科学技术—核技术及应用]