[发明专利]基于无限长直同心圆柱的挤压膜力计算方法、系统及介质

权利要求书

1.基于无限长直同心圆柱的挤压膜力计算方法，其特征在于，包括步骤：

步骤一：将小间隙支撑结构简化为无限长直同心圆柱；

步骤二：基于无限长直同心圆柱进行流体控制方程量级分析，获得简化数学模型；对简化数学模型进行近似求解获得挤压膜力模型；

步骤三：基于挤压膜力模型计算出小间隙结构的挤压膜力。

2.根据权利要求1所述的基于无限长直同心圆柱的挤压膜力计算方法，其特征在于，所述小间隙结构包括：振动管件、支撑件和防振件；

所述防振件用于限制振动管件的振动幅度，支撑件用以提供振动管件的横向刚度；

振动管件与支撑件或防振件之间具有间隙，且间隙内具有间隙流体。

3.根据权利要求2所述的基于无限长直同心圆柱的挤压膜力计算方法，其特征在于，所述振动管件的直径远大于间隙厚度，且间隙流体为单一均匀流体，流动绝热不可压缩，雷诺数Re在10³量级以下，周向流动速度沿径向呈抛物线分布。

4.根据权利要求3所述的基于无限长直同心圆柱的挤压膜力计算方法，其特征在于，所述振动管件为核反应堆一回路系统中蒸汽发生器的传热管，所述传热管为圆柱形，所述间隙流体为蒸汽发生器二次侧的水。

5.根据权利要求1所述的基于无限长直同心圆柱的挤压膜力计算方法，其特征在于，步骤二包括以下子步骤：

步骤2.1，对无量纲流体控制方程进行量级分析，获得简化数学模型；

步骤2.2，基于积分动量方程和边界条件对简化数学模型进行近似求解；

步骤2.3，以简化数学模型的近似求解作为挤压膜力模型。

6.根据权利要求5所述的基于无限长直同心圆柱的挤压膜力计算方法，其特征在于，所述步骤2.1包括过程：

在极坐标下进行无量纲化：T＝ωt，u_r(r,θ,t)＝cωu(α,θ,T)，u_θ(r,θ,t)＝aωv(α,θ,T)，p(r,θ,t)＝ρa²ω²P(α,θ,T)；

在时；将Navier-Stokes方程简化获得简化数学模型：

其中，Re≡c²ων；r表示极坐标中的极径，θ表示极坐标中的角度，u_r表示间隙流体的径向速度，u_θ表示间隙流体的周向速度，b表示支撑件的半径，ω表示振动管件的振动特征频率，c表示振动管件平衡状态下与支撑件或防振件之间的间隙；t表示时间；ρ是间隙流体的密度，ν是间隙流体的运动学粘度；p(r,θ,t)表示压强；

无量纲边界条件为：

v(α,0,T)＝v(α,π,T)＝0

其中E(t)≡e(t)c，e(t)为振动管件的偏心度e关于时间t的函数，E_max＜c；

7.根据权利要求6所述的基于无限长直同心圆柱的挤压膜力计算方法，其特征在于，所述步骤2.2包括过程：

将积分动量方程表示为：

将所述积分动量方程与无量纲边界条件联立后解得

因此

。

8.根据权利要求7所述的基于无限长直同心圆柱的挤压膜力计算方法，其特征在于，挤压膜力模型获取过程包括：

积分平均的压力梯度得到：

积分后，得到挤压膜力模型：

其中F₀表示间隙流体的总流体力。