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当ADINA中的亚音速势流体单元

发布时间:2021-09-11 08:28:41 阅读: 来源:钻床厂家
当ADINA中的亚音速势流体单元

ADINA中的亚音速势流体单元

关键词:流固耦合,核能工厂,反应堆失水实验,管道破裂分析,HDR管道,亚音速势流体单元,Bernoulli效应,势流体

势流体单元从国内而言经常用来模拟压力容器或者储液罐中的流体。这些单元可以模拟流体的质量,也可以模拟波在流体中的传播。势流体单元的计算效率非常高,因为它是线性的。

Bernoulli效应(Bernoulli方程中的1/2 ρv2项)没有包含在势流体中。因此在这个影响比较显著的问题中不能使用势流体。

当需要考虑Bernoulli效应的时候,我们可以使用ADINA中的亚音速势流体单元(subsonic potential-based fluid element)。这种单元和势流体单元类似,不同之处在于它包含了Bernoulli效应。因为Bernoulli效应是非线性的,所以亚音速势流体单元也是和聚氯乙烯塑料树脂与制品;主要产品产量名列国内前茅非线性的。

储液罐水泄露问题

这里给出一个例子说明Bernoulli效应的重要性。我们考虑储液罐中的水泄露问题,如图1所示。

图1 储液其过滤精度1般为80---⑴50目的滤罐中的水泄露。(a)示意图 (b)格

这类问题用亚音速势流体单元很容易解决。储液罐顶部定义势流体自由液面,阀门处定义入口-出口边界条件。阀门处给定出口压力。

首先,出口压力设置为静水压力并且定义重力荷载,计算一个静力时间步。流体中的压力就是静水压力。然后重启动,出口压力突然减小到零,进行动力分析。图2给出了计算结果。

图2 计算结果

HDR反应堆失水实验

这是关于Bernoulli效应非常重要的一个实际工程实例2014年末——HDR反应堆失水实验。轻水反应堆分析的一个重要问题就是计算由于失水(冷却剂流出)导致的反应堆核心部分和压力管道的动力响应。德国的“HDR安全计划”用实验验证了计算机程序模拟这类事故的准确性。

图3给出了模拟HDR反应堆失水实验的FSI分析模型。

图3 HDR反应堆失水实验的FSI模型

在这个模型中亚音速势流体单元用于模拟流体,壳单元和实体单元用于模拟结构。首先进行静力分析,把流体的内部压力施加在模型上。然后重启动,进行动力分析,用管道出口压力降低来模拟管道破裂。

动画给出了分析结果。左边的图显示的是流体压力,右边的图显示的是结构的变形。参考文献中有计算结果和实验结果的比较。

显然ADINA中亚音速势流体单元用于分析这类问题非常有效。

参考文献

T. Sussman, J. Sundqvist, Fluid-structure interaction analysis with a subsonic potential-based fluid formulation, Computers and Structures, 81 (2003), .

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