本发明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；本发明专利技术还公开了一种利用上述测量系统测量流固耦合参数的方法，其中，利用该方法可以测得附加质量和附加阻尼，即液固耦合参数。本发明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】
本专利技术涉及核电能源
，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，从而完成本专利技术。本专利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；(2)根据上述(1)所述的测量系统，其中，所述电磁激振器13用于对水产生激励力，继而将激励力作用于上板15，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，所述支脚17用于使下板16立于水池12上；(3)根据上述(2)所述的测量系统，其中，所述上板15和下板16分别为矩形板，优选为矩形钢板，和/
或所述电磁激振器13固定于支撑架11的上端，和/或所述上板15通过驱动杆14与电磁激振器13连接，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，优选地，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，用于计算上板15在上下运动时的加速度，和/或在上板15上设置有位移传感器19，用于检测上板15与下板16之间的初始间隙大小，和/或在下板16下方且在支脚17上设置有力传感器20，用于检测下板受到的作用力，其中，所述作用力为流固耦合作用力与板的重力的加和；(6)根据上述(1)至(5)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；(7)根据上述(6)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，例
如初始间隙大小、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，和/或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。本专利技术另一方面在于提供一种利用上述(1)至(6)之一所述的测量系统测量格架间或者格架与水池间流固耦合参数的方法，具体如下：(8)一种测量流固耦合参数的方法，优选地利用上述(1)至(7)之一所述的测量系统对测量格架间或者格架与水池间流固耦合参数进行测量，其中，所述方法包括以下步骤：步骤1、启动测量系统，步骤2、通过控制子系统2对上板15进行参数设置，并开始实验，步骤3、通过数据采集与处理子系统3进行数据采集，并进行数据预处理，得到初步数据，步骤4、通过数据采集与处理子系统3对初步数据进行数据终处理，得到不同参数下的附加质量和附加阻尼，即流固耦合参数；(9)根据上述(8)所述的方法，其中，在步骤2中，所述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与下板16之间的初始间隙大小；所述振动频率为上板15的振动频率，其等于电磁激振器13的振动频率；所述振动幅值为上板15的振动幅值，其等于电磁激振器13的振动幅值，和/或在步骤3中，所述初步数据包括在不同参数下得到的流固耦合作用力与时间的数据序列；(10)根据上述(9)所述的方法，其中，在步骤4中，所述数据终处理采用最小二乘法进行非线性拟合，得到附加质量和附加阻尼，优选地，根据式(3)，采用最小二乘法对数据序列进行非线性拟合，得到在不同参数设置下得到的附加质量和附加阻尼，其中，式(3)如下：F(t)＝-madAω2sin(ωt)+cadAωcos(ωt) 式(3)在式(3)中，F(t)表示流固耦合作用力，mad表示附加质量，cad表示附加阻尼，A表示上板的振动幅值，ω表示上板的振动频率，t表示上板的振动时间。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专利技术进一步详细说明。通过这些说明，本专利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。本专利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)。
【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)。2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述电磁激振器(13)用于对水产生激励力，继而将激励力作用于上板(15)；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；所述支脚(17)用于使下板(16)立于水池(12)上。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)分别为矩形板，优选为矩形钢板；和/或所述电磁激振器(13)固定于支撑架(11)的上端；和/或所述上板(15)通过驱动杆(14)与电磁激振器(13)连接；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，优选地，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
\t初始间隙大小。5.根据权利要求4所述的测量系统，其特征在于，在上板(15)上设置有加速度计(18)，用于计算上板(15)在上下运动时的加速度；和/或在上板(15)上设置有位移传感器(19)，用于检测上板(15)与下板(16)之间的初始间隙大小；和/或在下板(16)下方且在支脚(17)上设置有力传感器(20)，用于检测下板受到的作用力，其中，所述作用力为流固耦合作用力与板的重力的加和。6.根据权利要求1至5之一所述的测量系统，其特征在于，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。7.根据权利要求6所述的测量系统，其...
【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：发明
国别省市：北京;11
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