(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211228024.3 (22)申请日 2022.10.09 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙正 街174号 重庆大学A区 (72)发明人 刘汉周　陈德奇　汪宁远　刘海东　 蒲星武　 (74)专利代理 机构 成都鱼爪智云知识产权代理 有限公司 513 08 专利代理师 罗怡韵 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种液态铅铋合金环境下切向微动磨蚀预 测方法 (57)摘要 本发明提出了一种液态铅铋合金环境下切 向微动磨蚀预测方法， 涉及核能工业技术领域， 通过CFD分析， 子通道程序分析或者实验测量获 得燃料棒束结构内的流动分布， 然后转换成随时 间和位置变化的力函数作为输入， 进行流固耦合 计算； 通过流固耦合得到流致振动的振动响应， 提取参数， 将振动响应参数带入工作率计算公 式， 得到微动磨蚀工作率； 根据实验结果得到微 动磨蚀系数； 基于建立的微动磨蚀计算方法得到 微动磨蚀体积率， 并根据磨蚀深度计算方法， 得 到磨蚀深度； 通过最大磨蚀深度预测燃料棒包壳 是否满足机械完整性要求。 本发 明建立了液态铅 铋合金环 境下切向微动磨蚀预测模 型， 为燃料组 件安全分析与设计提供参 考。 权利要求书1页 说明书11页 附图3页 CN 115544913 A 2022.12.30 CN 115544913 A 1.一种液态铅铋合金环境下切向微动磨蚀预测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤； 步骤1： 通过CFD 分析， 子通道程序分析或者实验测量获得燃料棒束结构内的流动分布， 进一步得到湍流激振力的功率谱密度PSD， 然后转换成随时间和位置变化的力函数作为输 入， 进行结构响应； 步骤2： 通过流固耦合得到流致振动的振动响应， 提取振动振幅、 主振频率、 固有频率等 参数， 将振动响应参数 带入工作率计算公式， 计算得到相应的微动磨蚀工作率； 步骤3： 根据现有实验结果得到微动磨蚀系数； 步骤4： 基于建立的微动磨蚀计算方法得到微动磨蚀体积率， 并根据磨蚀深度计算模 型， 得到磨蚀深度； 步骤5： 对磨蚀深度进行分析。 2.根据权利要求1所述的液态铅铋合金环境下切向微动磨蚀预测方法， 其特征在于， 步 骤2中的工作率计算公式为 其中ymax是最大振动位移， 单位为m； f是最坏情况下的固有频率， 单位为1/s； m是单位长 度质量， 单位为kg/s； l是梁的跨长， 单位为m； ζs是阻尼比， 是一个常数； μ是摩擦系 数， 是一 个常数； 工作率 是整个系统磨蚀产生的功率， 单位 为W。 3.根据权利要求2所述的液态铅铋合金环境下切向微动磨蚀预测方法， 其特征在于， 步 骤2中的微动磨蚀计算方法为 其中K是微动磨蚀系数。 4.根据权利要求2所述的液态铅铋合金环境下切向微动磨蚀预测方法， 其特征在于， 当 微动摩擦特性区域处于初步跑合区与上升区时， 摩擦系数μ的范围为0 ‑0.6， 当微动摩擦特 性区域处于下降区时， 摩 擦系数 μ 的范围为0.4 ‑0.6， 当微动摩 擦特性区域处于稳定区时， 摩 擦系数 μ 的范围为0.3 ‑0.4。 5.根据权利要求1所述的液态铅铋合金环境下切向微动磨蚀预测方法， 其特征在于， 步 骤4中的磨蚀深度计算模型为 6.根据权利要求5所述的液态铅铋合金环境下切向微动磨蚀预测方法， 其特征在于， 步 骤4中得到磨蚀深度后按照如下计算方法进行修 正 其中t为时间。 7.根据权利要求1所述的液态铅铋合金环境下切向微动磨蚀预测方法， 其特征在于， 步 骤5中预测燃料棒包壳是否满足机械完整性要求的参考方法为， 当磨蚀深度小于燃料棒包 壳厚度的十分之一时， 则满足机械完整性要求， 当磨蚀深度不小于燃料棒包壳厚度的十分 之一时， 则不满足机 械完整性要求。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115544913 A 2一种液态铅铋合金 环境下切向微动磨蚀预测方 法 技术领域 [0001]本发明涉及核能工业技术领域， 具体而言， 涉及一种液态铅铋合金环境下切向微 动磨蚀预测方法。 背景技术 [0002]为顺应核能系统经济性、 安全性和持续性的发展 目标， 第四代核能系统国际论坛 选定铅基冷堆等六种最具发展潜力的堆型组成第四代反应堆系统。 由于铅基材料的熔点 低， 沸点高， 反应堆在低压运行时也可以获得高出口温度， 避免了高压系统带来的冷却剂丧 失事故， 同时可实现高热电转换效率。 此外， 铅基材料的化学稳定性高， 与空气和水反应性 弱， 相比与钠冷反应堆可以避免了起火及爆 炸等安全问题。 同时， 铅基材料的载热能力 及自 然循环能力强， 可依靠自然循环排出堆芯余热。 铅基快堆堆芯采用无须换料的盒 式元件， 换 料周期在20年以上， 具有高度的固有安全与非能动安全性， 有利于防止核扩散， 发展 前景非 常好。 [0003]然而在反应堆实际运行过程中， 冷却剂不断冲刷燃料组件， 燃料棒受其扰动而发 生微幅振动， 即为流致振动现象。 而这种微幅振动又会导致结构部件间发生微幅的摩 擦、 冲 击等相互作用， 从而对材料造成损伤， 这便是微动磨蚀。 因此， 本发明基于铅铋环境下绕丝 定位燃料棒及组件微动磨蚀特性， 建立了微动磨蚀与流致振动耦合方法， 进而提供一种 液 态铅铋合金环境下切向微动磨蚀预测方法， 为燃料组件安全分析与设计提供参 考。 发明内容 [0004]本发明的目的在于提供一种液态铅铋合金环境下切向微动磨蚀预测方法， 其能够 针对现有技术中存在的问题， 提出对应的解决方案， 能够为燃料组件安全分析与设计提供 参考。 [0005]本发明的实施例是这样实现的： [0006]本申请实施例提供一种液态铅铋合金环境下切向微动磨蚀预测方法， 其特征在 于， 包括以下步骤； [0007]步骤1： 通过CFD分析， 子通道程序分析或者实验测量获得燃料棒束结构内的流动 分布， 进一步得到 湍流激振力的功 率谱密度PSD， 然后转换成随时间和位置变化的力函数作 为输入， 进行 结构响应； [0008]步骤2： 通过流固耦合得到流致振动的振动响应， 提取振动振幅、 主振频率、 固有频 率等参数， 将振动响应参数 带入工作率计算公式， 计算得到相应的微动磨蚀工作率； [0009]步骤3： 根据现有实验结果得到微动磨蚀系数； [0010]步骤4： 基于建立的微动磨蚀计算方法得到微动磨蚀体积率， 并根据磨蚀深度计算 模型， 得到磨蚀深度； [0011]步骤5： 对磨蚀深度进行分析。 [0012]在本发明的一些实施例中， 上述 步骤2中的工作率计算公式为说　明　书 1/11 页 3 CN 115544913 A 3