[发明专利]可视化先导钴靶件钴棒流致振动实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种可视化先导钴靶件钴棒流致振动实验装置，应用于不同流动工况下导向管内先导钴靶件钴棒振动特性研究，主要涉及到流体力学、材料力学、减振降噪、核安全等技术领域。

背景技术

由于流体流动诱发的部件振动问题在实际的工程应用中普遍存在，如机翼的颤振、蒸发器传热管的流致振动、海洋立管的涡致振动等。在反应堆结构中，同样大量存在着因流体的冲击引发的结构部件振动，例如在流动工质作用下的蒸汽发生器传热管、燃料棒、导向管中钴棒等。先导钴靶件在反应堆运行时，受到冷却剂的影响，导向管中的钴棒会产生激振现象。如果因钴棒设计不当，可能会造成钴棒振幅在某些流量范围内出现异常的振动峰值，当钴棒振动频率接近或等于其固有频率时，会导致钴棒产生剧烈的共振振动，并有可能与导向管发生碰撞，使其壁面发生形变甚至产生破损，对反应堆的运行带来安全隐患，因此，对于先导钴靶件钴棒流致振动的振动特性研究具有重大的意义。传统的测量手段，通常是在振动部件表面布置相应的传感器(位移传感器、压力传感器等)以采集振动信息，但是这种方法会对流场产生干扰，尤其是对于环隙极小的先导钴靶件钴棒而言，传统的传感器测量方式会对测量精度带来巨大影响。除了传统的实验手段，数值计算也是一种广泛应用的分析手段，具有方便、快捷、成本低等优点，但是其结果需要准确的实验数据验证，因此需要一种实验装置既克服数值模拟结果准确性的不足，又能够避免传统测量装置对流场扰动的现状。因此有必要设计一种用于模拟先导钴靶件钴棒振动特性测量的实验装置，实现对其振动特性方便、廉价、精准的测量。本发明提供的是一种先导钴靶件钴棒振动特性可视化测量的实验装置，可以通过扫流试验与台阶流量实验验证钴棒是否会运行流量范围内发生因流动引起的异常振动，分析其振幅大小及振动频率，通过检验振动谱中是否出现共振峰来验证钴棒的流致振动特性是否可被接受，提供可靠的实验数据，为评估钴棒安全性能以及改进钴棒的结构设计提供指导。

发明内容

本发明的目的是为了而提供一种结构简单，价格低廉，数据采集准确方便，研究工况范围广的可视化先导钴靶件钴棒流致振动实验装置。

本发明的目的是这样实现的：包括实验本体、蓄水箱、多级离心泵，实验本体的出水口与蓄水箱连通，实验本体的进水口依次连接电磁流量计、两个流量调节阀后与多级离心泵连接，多级离心泵与蓄水箱连接，所述试验本体包括上封头、设置在上封头上端的上封头排气口、设置在上封头侧面的出水口、设置在上封头下端的上部支撑板、石英导向管、钴棒，所述石英导向管由上至下分为三段管段，相邻两个管段之间通过中间连接套管连接，上方管段的上端设置有上部连接套管，上部连接套管伸入至上部支撑板下端的管状结构内，所述管状结构上设置有定位螺纹孔，上部连接套管与管状结构通过定位螺纹孔内的定位螺丝定位，下方管段的下端设置有底部连接套管，底部连接套管的端部是进水口，所述上部支撑板上还设置有定位梁，且定位梁与上部支撑板之间设置有定后塞尺，所述钴棒的上端与定位梁连接、下端穿过上部支撑板后伸入至石英导管内。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述蓄水箱内设置有分隔板和换热器。

2.所述管状结构的下端部与上部连接套管的凸台之间设置有氟胶O型环。

3.所述上封头的材料是有机玻璃材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)振动特性采用可视化测量的方法，不需在实验测量段布置相应的传感器，可以准确无扰地测量钴棒的振动特性，并且可以直观观测到整个实验过程中钴棒的振动特征；(2)采用硅胶片压紧密封以及压紧氟胶O型环的密封方式，既满足了实验良好密封性的要求，同时又保证了安装拆卸的灵活性；(3)导向管采用分级调节的调控方式，并通过定管螺纹孔内的可调螺丝对导向管的安装位置进行微调，充分保证实验装置的安装精度(4)结构简单，价格低廉，易加工。