一种铅铋合金流致振动特征参数测量装置及测量方法制造方法及图纸

一种铅铋合金流致振动特征参数测量装置及测量方法，它涉及一种测量装置及测量方法。位移特征参数测量方法无法适用于多矩形窄通道流致振动实验研究，因此本发明专利技术为了解决现有应变测量方法推算位移参数的局限性问题，提出了合理的力学模型及假设。本发明专利技术使用两块不锈钢钢板围成铅铋合金流通的矩形窄通道，进出口区域分别连接有矩形变径与圆柱腔室；矩形窄通道通过螺栓连接实现横向固定与纵向固定；实验参数测量区域矩形通道板外侧布置伴热带对通道板外侧温度进行独立监测与控制；将传统可视化拍摄法与应变

【技术实现步骤摘要】
一种铅铋合金流致振动特征参数测量装置及测量方法


[0001]本专利技术涉及一种振动特征参数测量装置及测量方法，具体涉及一种矩形窄通道内铅铋合金流致振动特征参数测量装置及测量方法，具体是对矩形通道板振幅、加速度等关键参数进行测量，并对比高速摄影测量方法与应变
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挠度积分法计算结果，主要涉及流体力学、结构力学、振动力学、材料力学等


技术介绍

[0002]液态铅铋合金冷却剂具有沸点高、热导率高、熔点低的特点，可使反应堆在常压下运行，可降低一回路设备的承压要求，在严重事故下反应堆不易临界，安全性较高；并且中子慢化能力较弱，吸收截面较小，具有良好的中子经济性；因具有良好的化学惰性，避免了钠火事故，降低了反应堆内发生事故的概率，反应堆的安全性得到保证。
[0003]矩形窄通道由板状燃料元件和矩形冷却剂通道组成，其燃料板窄长且极薄，板间距只有2～3mm，具有结构紧凑的特点。在燃料板之间，高速流动的冷却剂可能会诱发燃料板与冷却剂之间形成强烈的流致振动现象，有可能威胁到反应堆的安全运行，因此对冷却剂在矩形窄通道内部流动诱发流致振动现象的研究是十分有意义的。
[0004]关于铅铋合金流致振动问题目前多集中于在棒束通道、螺旋管通道中使用数值模拟手段进行研究，研究问题侧重对诱发流致振动的机理研究；关于矩形窄通道内流致振动的实验研究多在水介质流过单通道的背景下完成，研究问题侧重探究矩形板固定方式、矩形通道板尺寸等结构参数以及介质流动参数对流致振动现象的影响。由于铅铋合金与水介质之间较大的物性差异以及矩形窄通道结构的特殊性，铅铋合金在矩形窄通道内流致振动实验装置设计以及参数测量方法探究具有十分重要的工程价值与理论意义。
[0005]中国专利CN114608774A公开了一种铅铋流致振动实验装置及方法，该专利技术法兰盘与实验段壳体之间通过法兰连接,便于不同棒束结构的更换，且所述光纤应变计、加速度传感器可同时测应变和加速度，能实现低频应变和高频应变的测量。但是该专利技术是使用传感器对棒束应变、加速度等参数进行测量，若在矩形窄通道流致振动问题研究中使用应变测量方法推算位移参数，需提出合理的力学模型及假设。
[0006]中国专利CN115112323A公开了一种液态铅铋冲刷绕丝定位棒束流致振动实验装置及方法，该专利技术能够满足高温、高流速工况下液态铅铋冲刷绕丝定位棒束的流致振动原理性实验研究，捕捉绕丝棒束振动响应过程中位移、速度、加速度等特征参数变化规律。但是该专利技术测量技术应用于棒束结构，位移特征参数测量方法无法适用于多矩形窄通道流致振动实验研究。
[0007]综上所述，现有在矩形窄通道流致振动问题研究中使用应变测量方法推算位移参数，需提出合理的力学模型及假设，位移特征参数测量方法无法适用于多矩形窄通道流致振动实验研究的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是为了解决现有在矩形窄通道流致振动问题研究中使用应变测量方法推算位移参数，需提出合理的力学模型及假设，位移特征参数测量方法无法适用于多矩形窄通道流致振动实验研究的问题。进而提供一种铅铋合金流致振动特征参数测量装置及测量方法。
[0009]本专利技术的技术方案是：一种铅铋合金流致振动特征参数测量装置包括两个圆柱腔室和两个矩形腔室，每个圆柱腔室的一侧水平端面上安装有一个矩形腔室，两个矩形腔室相邻布置且保留与实验段本体矩形通道长度相同的间距，两个圆柱腔室之间同轴线布置；它还包括矩形窄通道、伴热带、夹持装置、电加热丝、实验段固定板、变径固定板、可视化拍摄实验位移标志物、参照固定板、设备安装固定板、高速摄影照相机、加速传感器和多个光纤应变传感器，两个矩形腔室之间通过矩形窄通道密封连接，伴热带以螺旋的方式缠绕在矩形窄通道的外侧面上，每个圆柱腔室的外侧壁上以螺旋的方式缠绕有电加热丝，夹持装置将两个圆柱腔室夹持，夹持装置的两端固定安装在左右平行布置的实验段固定板上；变径固定板的一端安装在矩形窄通道的上、下两端上，变径固定板的另一端固定在实验段固定板上；可视化拍摄实验位移标志物垂直安装在矩形窄通道的中部；设备安装固定板安装在矩形窄通道的前侧，高速摄影照相机安装在设备安装固定板上，高速摄影照相机与可视化拍摄实验位移标志物位于同一水平高度上，且可视化拍摄实验位移标志物的伸出段与设备安装固定板平行，参照固定板位于矩形窄通道的后侧并与实验段固定板连接，参照固定板上开设凹槽并铺有可表示标志物位置的参照图；加速传感器安装在可视化拍摄实验位移标志物的末端；多个光纤应变传感器以组为单位沿矩形窄通道的短边方向上下布置。
[0010]进一步地，矩形窄通道包括两个不锈钢矩形板、两个封堵条、两组固定垫块和多组固定螺栓，两个不锈钢矩形板平行布置，两个封堵条内嵌在两个不锈钢矩形板之间的两侧，两个不锈钢矩形板与两个封堵条共同围合成矩形空腔，两组固定垫块分别安装在两个不锈钢矩形板的外侧，且通过多组固定螺栓分别穿过两个不锈钢矩形板和两个封堵条实现矩形窄通道的固定连接。
[0011]进一步地，矩形窄通道还包括不锈钢垫片，不锈钢矩形板的内侧壁与封堵条的外侧壁之间安装有不锈钢垫片。
[0012]进一步地，不锈钢矩形板的内侧壁与封堵条的外侧壁之间还涂抹有耐高温密封胶。
[0013]更进一步地，它还包括硅酸铝保温棉，圆柱腔室与矩形腔室的外侧壁上包有硅酸铝保温棉。
[0014]优选地，封堵条和固定垫块均为长条形。
[0015]进一步地，每组光纤应变传感器按照中间密集、两边稀疏的方式水平安装。
[0016]本专利技术还提供了一种采用铅铋合金流致振动特征参数测量装置的测量方法，它包括以下步骤：
[0017]步骤一：同时进行可视化拍摄和传感器测量；
[0018]步骤一一：采用可视化拍摄并直接获得数据：
[0019]S111：将直径为1mm、长度为100mm的可视化拍摄实验位移标志物垂直焊接于不锈钢矩形板的外侧中心点；
[0020]S112：矩形通道板在受到不同流速的铅铋合金冲击下发生振动时，将带动可视化拍摄实验位移标志物振动；
[0021]S113：利用高速摄影照相机在与可视化拍摄实验位移标志物同样水平高度处，横向拍摄可视化拍摄实验位移标志物的位置变化，可视化拍摄实验位移标志物的位置变化参照平面：以可视化拍摄实验位移标志物的轴线为对称轴与高速摄影照相机对称布置，以此来拍摄振动引起的标志物变化的实时位置；
[0022]步骤一二：传感器测量包括加速度测量以及应变测量：
[0023]步骤一二一：加速度测量包括以下步骤：
[0024]S1211：加速度传感器布置于可视化拍摄实验位移标志物的末端，
[0025]S1212：通过硬件连接并将电压模拟信号传递至NI采集系统即可获得矩形窄通道中心位置处的加速度参数；
[0026]步骤一二二：应变测量包括以下步骤：
[0027]S1222：光纤应变传感器以组为单位布置于矩形窄通道外侧与短边平行的不同竖直高度处；
[0028]S1223：光纤应变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铅铋合金流致振动特征参数测量装置，它包括两个圆柱腔室(12)和两个矩形腔室(13)，每个圆柱腔室(12)的一侧水平端面上安装有一个矩形腔室(13)，两个矩形腔室(13)相邻布置且保留与实验段本体矩形通道长度相同的间距，两个圆柱腔室(12)之间同轴线布置；其特征在于：它还包括矩形窄通道、伴热带(17)、夹持装置(15)、电加热丝(50)、实验段固定板(18)、变径固定板(16)、可视化拍摄实验位移标志物(23)、参照固定板(25)、设备安装固定板(28)、高速摄影照相机(27)、加速传感器和多个光纤应变传感器(24)，两个矩形腔室(13)之间通过矩形窄通道密封连接，伴热带(17)以螺旋的方式缠绕在矩形窄通道的外侧面上，每个圆柱腔室(12)的外侧壁上以螺旋的方式缠绕有电加热丝(50)，夹持装置(15)将两个圆柱腔室(12)夹持，夹持装置(15)的两端固定安装在左右平行布置的实验段固定板(18)上；变径固定板(16)的一端安装在矩形窄通道的上、下两端，变径固定板(16)的另一端固定在实验段固定板(18)上；可视化拍摄实验位移标志物(23)垂直安装在矩形窄通道的中部；设备安装固定板(28)安装在矩形窄通道的前侧，高速摄影照相机(27)安装在设备安装固定板(28)上，高速摄影照相机(27)与可视化拍摄实验位移标志物(23)位于同一水平高度上，且可视化拍摄实验位移标志物(23)的伸出段与设备安装固定板(28)平行，参照固定板(25)位于矩形窄通道的后侧并与实验段固定板(18)连接，参照固定板(25)上开设凹槽并铺有可表示标志物位置的参照图(26)；加速传感器安装在可视化拍摄实验位移标志物(23)的末端；多个光纤应变传感器(24)以组为单位沿矩形窄通道的短边方向上下布置。2.根据权利要求1所述的一种铅铋合金流致振动特征参数测量装置，其特征在于：矩形窄通道包括两个不锈钢矩形板(14)、两个封堵条(21)、两组固定垫块(22)和多组固定螺栓(19)，两个不锈钢矩形板(14)平行布置，两个封堵条(21)内嵌在两个不锈钢矩形板(14)之间的两侧，两个不锈钢矩形板(14)与两个封堵条(21)共同围合成矩形空腔，两组固定垫块(22)分别安装在两个不锈钢矩形板(14)的外侧，且通过多组固定螺栓(19)分别穿过两个不锈钢矩形板(14)和两个封堵条(21)实现矩形窄通道的固定连接。3.根据权利要求2所述的一种铅铋合金流致振动特征参数测量装置，其特征在于：矩形窄通道还包括不锈钢垫片(20)，不锈钢矩形板(14)的内侧壁与封堵条(21)的外侧壁之间安装有不锈钢垫片(20)。4.根据权利要求3所述的一种铅铋合金流致振动特征参数测量装置，其特征在于：不锈钢矩形板(14)的内侧壁与封堵条(21)的外侧壁之间还涂抹有耐高温密封胶。5.根据权利要求4所述的一种铅铋合金流致振动特征参数测量装置，其特征在于：它还包括硅酸铝保温棉(51)，圆柱腔室(12)与矩形腔室(13)的外侧壁上包有硅酸铝保温棉(51)。6.根据权利要求5所述的一种铅铋合金流致振动特征参数测量装置，其特征在于：封堵条(21)和固定垫块(22)均为长条形。7.根据权利要求6所述的一种铅铋合金流致振动特征参数测量装置，其特征在于：每组光纤应变传感器(24)按照中间密集、两边稀疏的方式水平安装。8.一种采用根据权利要求1至7中任意一项所述的一种铅铋合金流致振动特征参数测
量装置的测量方法，其特征在于：它包括以下步骤：步骤一：同时进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：温济铭，王斐然，姜炎明，殷一博，李小畅，田瑞峰，谭思超，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：