【摘 要】
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在国际热核聚变实验堆(ITER)计划中,包层模块工作在高温、强磁场的工作环境中。对包层中的流道插件(FCI)来说,其力学行为是一个磁-热-流-固耦合问题,同时,插件上的压力平
【机 构】
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中国科学院大学工程科学学院,北京100190
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在国际热核聚变实验堆(ITER)计划中,包层模块工作在高温、强磁场的工作环境中。对包层中的流道插件(FCI)来说,其力学行为是一个磁-热-流-固耦合问题,同时,插件上的压力平衡槽会影响到包层的结构安全性能。本文从数值计算角度出发,采用有限体积法和有限元方法,用相容守恒格式进行了包层内的磁流体力学分析,用共轭传热方法进行了温度场分析,用顺序耦合法进行了结构的变形和应力场分析。考虑到流道插件在聚变堆运行过程中会受到温度波动和流体压力脉动的影响,采用流体和传热分析得到的压力和温度场,计及反应堆运行周期和可能出现的波动形式,对FCI进行了不同激励形式下的结构非线性响应分析。结果表明,FCI在压力和温度波动的作用下,结构壁面法向位移振动的主频率接近结构一阶固有频率,而等效应力变化的频率则更高,温度和压力波动分别对结构第1阶和第4-5阶振型的激发有着较强的影响。整体看来,FCI结构响应呈现出复杂的非线性效应,其振动特征是摆动、扭转、呼吸等多个振型叠加的结果。
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