一种流固耦合参数的测量系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种流固耦合参数的测量系统，所述测量系统包括测量装置主体、控制子系统和数据采集与处理子系统，其中，所述测量装置主体包括支撑架和水池，在支撑架和水池之间由上往下依次设置有电磁激振器、上板、下板和支脚，在上板上设置有加速度计和位移传感器，在下板下方且在支脚上设置有力传感器。本实用新型专利技术所提供的测量系统结构简单，使用方便；所述测量系统不仅可以测得平板的流固耦合参数也可以测得孔板的流固耦合参数，为抗震分析或抗震设计提供精确的数据。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及核电能源
，具体涉及乏燃料贮存格架领域，特别地，涉及一种乏燃料贮存格架之间和格架与水池之间流固耦合参数的测量系统。
技术介绍
乏燃料贮存格架是用来贮存具有很强放射性的乏燃料组件，由于乏燃料组件外运燃料处理厂的复杂性，在有限的水池空间内布置了尽可能多的乏燃料组件，因此，一般采用密集型贮存格架。但是，这就增大了乏燃料组件贮存的危险性。为了保证贮存的安全性，确保乏燃料组件在贮存时不会达到临界状态，在地震载荷下仍能保持贮存功能，因此，乏燃料贮存格架被设计为抗震I类设备，设计上应满足在地震载荷下保持其贮存功能、不散架、不倾翻，格架不发生大的变形，确保贮存期间燃料组件不会达到临界状态。因此，在格架设计时，需要进行地震工况下结构分析。在地震时，乏燃料贮存格架的状态需要考虑流体(水)的作用力，一般情况下，对格架进行地震工况下结构分析时，通常采用瞬态分析法，将流体作用力简化为附加质量和附加阻尼这两个流固耦参数，将这两个参数作为输入，附加到格架的有限元分析程序，从而求解结构的最大载荷，对结构进行应力评定。所以这两个流固耦合参数对乏燃料贮存格架的地震安全有极其重要的作用。国外对乏燃料贮存格架与水池间流固耦合特性研究比较全面，提出了三维乏燃料格架动态流固耦合理论模型。并通过实验以及CFD软件模拟来验证多格架流体耦合模型的正确性，但是其参数的选取还有不确定性。而国内的相关研究比较匮乏，主要是商用软件模拟，其流固耦合效应采用了水动力质量来考虑，得到的附加质量与附加阻尼等动力学特性参数比较保守，且缺乏实验数据。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，设计出一种流固耦合参数的测量系统，利用该测量系统，通过控制各项参数，进行具体实验，得到数据序列，然后对数据序列进行最小二乘法非线性拟合得到附加质量和附加阻尼，即流固耦合参数，从而完成本技术。本技术的一方面在于提供一种流固耦合参数的测量系统，所述流固耦合参数为乏燃料贮存格架之间或者格架与水池之间的流固耦合参数，具体如下：(1)一种流固耦合参数的测量系统，其中，所述测量系统包括测量装置主体1，所述测量装置主体1包括支撑架11和水池12，在支撑架11和水池12之间由上往下依次设置有电磁激振器13、上板15、下板16和支脚17，所述电磁激振器13固定于支撑架11的上端；所述上板15通过驱动杆14与电磁激振器13连接；(2)根据上述(1)所述的测量系统，其中，所述上板15和下板16分别为矩形板，和/或所述支脚17为3个以上，且所述支脚17对称分布于下板16的下方；(3)根据上述(2)所述的测量系统，其中，所述上板15和下板16分别为矩形钢板，和/或所述支脚17为4个，且分别均匀地分布于下板16的四个角上；(4)根据上述(3)所述的测量系统，其中，所述电磁激振器13采用正弦波进行激振，所述正弦波的幅值和频率可控，和/或上板15可以沿驱动杆14进行上下移动，用于控制不同的初始间隙大小，所述初始间隙大小为上板与下板之间的初始间隙大小；(5)根据上述(4)所述的测量系统，其中，在上板15上设置有加速度计18和位移传感器19；(6)根据上述(4)所述的测量系统，其中，在下板16下方且在支脚17上设置有力传感器20；(7)根据上述(1)至(6)之一所述的测量系统，其中，所述测量系统还包括控制子系统2和数据采集与处理子系统3，其中，所述测量装置主体1分别与控制子系统2和数据采集与处理子系统3连接；(8)根据上述(7)所述的测量系统，其中，所述控制子系统2包括控制器21和功率放大器22；其中，所述控制器21用于通过电磁激振器13控制上板15的各项参数。(9)根据上述(8)所述的测量系统，其中，所述各项参数包括初始间隙大小、振动频率和振动幅值，其中，所述初始间隙大小为上板15和下板16之间的初始间隙大小，所述振动频率为上板的振动频率，所述振动幅值为上板的振动幅值。(10)根据上述(7)所述的测量系统，其中，所述数据采集与处理子系统3包括数据采集模块31和数据处理模块32，其中，所述数据采集模块31用于采集位移传感器19和力传感器20所传递的数据，所述数据处理模块32用于进行数据处理，得到实验结果。附图说明图1示出测量装置主体的结构示意图；图2示出测量系统的结构示意图。附图标号说明：1-测量装置主体11-支撑架12-水池13-电磁激振器14-驱动杆15-上板16-下板17-支脚18-加速度计19-位移传感器20-力传感器2-控制子系统21-控制器22-功率放大器3-数据采集与处理子系统31-数据采集模块32-数据处理模块具体实施方式下面通过附图对本技术进一步详细说明。通过这些说明，本技术的特点和优点将变得更为清楚明确。其中，尽管在附图中示出了实施方式的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。本技术一方面提供了的一种流固耦合参数的测量系统，如图1、图2所示，所述测量系统包括测量装置主体1，所述测量装置主体1包括支撑架11和水池12，在支撑架11和水池12之间由下往上依次设置有电磁激振器13、上板15、下板16和支脚17，其中，所述流固耦合参数为乏燃料贮存格架之间或者格架与水池之间的流固耦合参数，进一步地，所述流固耦合参数是指附加质量和附加阻尼。其中，所述上板15用于模拟实际乏燃料贮存格架，所述下板16用于模拟实际邻近格架或实际邻近水池，所述电磁激振器13用于对水产生激励力，所述激励力继而会作用于上板15。根据本技术一种优选的实施方式，在水池12中注有水。在进一步优选的实施方式中，水池12的水要没过上板15。根据本技术一种优选的实施方式，所述上板15和下板16分别为矩形板。在进一步优选的实施方式中，所述上板15和下板16分别为矩形钢板。在更进一步优选的实施方式中，所述矩形钢板为实际乏燃料贮存格架的1/10大小。其中，所述上板15可以为平板也可以为孔板。根据本技术一种优选的实施方式，如图1所示，所述电磁激振器13固定于支撑架11的上端。在进一步优选的实施方式中，所述电磁激振器13采用正弦波进行激振，所述正弦波的幅值和频率可控。其中，所述电磁激振器13的频率和幅值可以控制，由于所述电磁激振器13对水产生的激励力作用于上板15，因此，电磁激振器13的振动频率即为上板15的振动频率，电磁激振器13的振动幅值即为上板15的振动幅值，因此，通过控制电磁激振器13的振动频率和振动幅值即可控制上板15的振动频率和振动幅值，而上板15的振动频率和振动幅值是影响流固耦合参数(附加质量和附加阻尼)的重要因素。根据本技术一种优选的实施方式，如图1所示，所述上板15通过驱动杆14与电磁激振器13连接。在进一步优选的实施方式中，上板15可以沿驱动杆14进行上下移动，用于控制不同的初始间隙大小，所述初始间隙大小为上板与下板之间的初始间隙大小。其中，随着上板15的上下运动，上板15与下板16之间的初始间隙大小发生变化，而上板15与下板16之间的初始间隙大小也是影响流固耦合参数的关键因素。根据本技术一种优选的实施方式，如图1所示，在所述下板16的下方设置有支脚17，用于使下板16立于水池12上。在进一步优选的实施方式中，所述支脚17为3个以上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流固耦合参数的测量系统，所述流固耦合参数为乏燃料贮存格架之间或者格架与水池之间的流固耦合参数，其特征在于，所述测量系统包括测量装置主体(1)，所述测量装置主体(1)包括支撑架(11)和水池(12)，在支撑架(11)和水池(12)之间由上往下依次设置有电磁激振器(13)、上板(15)、下板(16)和支脚(17)，所述电磁激振器(13)固定于支撑架(11)的上端；所述上板(15)通过驱动杆(14)与电磁激振器(13)连接。

【技术特征摘要】
1.一种流固耦合参数的测量系统，所述流固耦合参数为乏燃料贮存格架之间或者格架与水池之间的流固耦合参数，其特征在于，所述测量系统包括测量装置主体(1)，所述测量装置主体(1)包括支撑架(11)和水池(12)，在支撑架(11)和水池(12)之间由上往下依次设置有电磁激振器(13)、上板(15)、下板(16)和支脚(17)，所述电磁激振器(13)固定于支撑架(11)的上端；所述上板(15)通过驱动杆(14)与电磁激振器(13)连接。2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述上板(15)和下板(16)分别为矩形板；和/或所述支脚(17)为3个以上，且所述支脚(17)对称分布于下板(16)的下方。3.根据权利要求2所述的测量系统，其特征在于，所述上板(15)和下板(16)分别为矩形钢板；和/或所述支脚(17)为4个，且分别均匀地分布于下板(16)的四个角上。4.根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于，所述电磁激振器(13)采用正弦波进行激振，所述正弦波的幅值和频率可控；和/或上板(15)可以沿驱动杆(14)进行上下移动，用于控制不同的初始间隙大小，所述初始间隙大小为上板与下板之间的初始间隙大小。5.根据权利要求4所述的测量系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆道纲，刘雨，王园鹏，刘宏达，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：新型
国别省市：北京;11