[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

说明书

本发明公开了基于无限长直同心圆柱的挤压膜力计算方法及系统，涉及流体润滑技术领域，将小间隙支撑结构简化为无限长直同心圆柱；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；最后基于挤压膜力模型计算出小间隙结构的挤压膜力；本方案针对无限长直同心圆柱绝热不可压缩挤压膜力，使用积分平均方法，通过严格的方法推导，获得了小间隙情形下具有一阶精度的挤压膜力模型；该挤压膜力模型是研究小间隙支承管束振动的重要理论基础，也是诸如轴承润滑、挤压膜阻尼器等微流体机械模型问题的理论解。

技术领域

本发明涉及流体润滑技术领域，具体涉及基于无限长直同心圆柱的挤压膜力计算方法、系统及介质。

背景技术

蒸汽发生器是核反应堆一回路系统中关键设备之一，传热管是其核心组成部分。传热管在运行过程中传热管会发生流致振动现象；带有小间隙支撑的传热管振动一直是结构动力学的研究热点及难点，也是影响传热管振动磨蚀的关键输入。

目前对小间隙支撑反力的描述多采用唯象的非线性弹簧模型，有学者使用润滑理论计算同心圆柱挤压膜力，但模型从多角度简化，所得的公式有不同的使用范围。缺乏统一表达的挤压膜力公式限制了对蒸汽发生器传热管振动的全局稳定性研究，制约了对蒸汽发生器传热管流致振动机制的认识，可能导致工程上未能预见的损坏失效。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：传统的小间隙支撑反力挤压膜力计算模型较为局限，缺乏统一表示，限制了对传热管振动的全局稳定性研究；本发明目的在于提供基于无限长直同心圆柱的挤压膜力计算方法、系统及介质，将小间隙结构简化为无限长直同心圆柱，通过对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；获得一般的广泛使用的挤压膜力模型，为小间隙支承管束振动分析奠定重要理论基础。

本发明通过下述技术方案实现：

本发明提供基于无限长直同心圆柱的挤压膜力计算方法，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。

进一步优化方案为，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。

本方案工作原理：传统的小间隙支撑反力挤压膜力计算模型较为局限，缺乏统一表示，限制了对传热管振动的全局稳定性研究；本发明目的在于提供基于无限长直同心圆柱的挤压膜力计算方法及系统，将小间隙结构简化为无限长直同心圆柱，通过对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；获得一般的广泛使用的挤压膜力模型，为小间隙支承管束振动分析奠定重要理论基础。

进一步优化方案为，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。

进一步优化方案为，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。

进一步优化方案为，步骤二包括以下子步骤：

步骤2.1，基于无量纲化方法对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；