1、蒸汽發(fā)生器是壓水堆核電站維系一次側和二次側的樞紐設備，其服役壽命和運行安全性一直是備受關注的問題。本文根據(jù)壓水堆蒸汽發(fā)生器結構特點和運行工況參數(shù)，將其中的關鍵零部件結構、運行載荷和物理邊界提取并做適當簡化，構建了可供科學分析的研究模型，系統(tǒng)地研究了蒸汽發(fā)生器U形傳熱管和支撐板結構的動態(tài)特性問題。 具體研究工作和成果如下： (1)闡述了浸液圓板流體結構耦聯(lián)振動問題的物理模型與數(shù)學求解方法體系，研究了浸液圓板流體結構耦聯(lián)振動

2、問題有關基本假設、物理模型基本方程與不同工況邊界條件構建。詳細探討了求解浸液圓板耦聯(lián)振動偏微分方程一類邊值問題的分離變量和積分變換兩種解法。本文首次提出了基于廣義Fourier-Bessel級數(shù)的第一類和第二類F-B-H(Fourier-Bessel-Hankel)積分變換及反演理論，并進行了詳細的數(shù)學解析。探討了對偶積分方程求解體系以及在浸液板動態(tài)特性分析方面的應用。首次采用F-B-H積分變換及反演與分離變量兩種求解方法對眾多邊界條件

3、下浸液圓薄板流體結構耦聯(lián)固有振動問題進行了理論解析。如在流體域尺度影響方面，研究了自由面環(huán)繞側壁和剛性固壁時無限深、有限寬，有限深、有限寬，半無限大和有限深度、無限寬流體域；自由頂面和剛性固壁頂面模型；圓板面內(nèi)外圍流體域為自由液面等工況下的浸液圓板振動問題。特別是對于有限域?qū)拕傂怨瘫趥缺诹黧w域工況，應用本文提出的F-B-H積分變換和反演理論獲得了解析解。本文提出的F-B-H積分變換及其反演方法不僅可以用于流體結構分析，而且還可以用于求解

4、其它物理意義的Neumann或Robbin邊值問題。 (2)采用數(shù)值模擬技術對各種不同流體域邊界條件下的浸液圓板流體結構耦聯(lián)振動模態(tài)進行了分析，并通過統(tǒng)計回歸給出了半經(jīng)驗公式。采用理論解析和數(shù)值模擬技術對蒸汽發(fā)生器支撐板間流體結構耦聯(lián)效應進行了研究，推導了板間耦合振動流體域水動力學方程及其求解方法，特別是還應用本文提出的F-B-H積分變換和反演方法與分離變量法導出了板間耦合振動流體域附加虛質(zhì)量增量因子的解析解。針對蒸汽發(fā)生器支撐

5、板流體結構耦聯(lián)動態(tài)特性計算問題，提出了均質(zhì)板根據(jù)剛度、質(zhì)量雙等效和蜂窩流體域按照質(zhì)量等效當量成均勻流體域的對偶等效原理，給出了浸液多孔板流體附加質(zhì)量增量因子的計算方法。 (3)對基于模態(tài)分析的傳熱管健康狀態(tài)監(jiān)測技術進行了理論分析和試驗研究。討論了重大過程設備健康監(jiān)測可行性，對健康監(jiān)測技術研究進展、發(fā)展趨勢和有待于研究的問題做了簡述。通過對含缺陷U形管動態(tài)特性信號變異的數(shù)值模擬研究，給出了因缺陷存在而帶給傳熱管模態(tài)的變化態(tài)勢，重點

6、評價了位移、應變或曲率模態(tài)對缺陷的敏感性。提出并證實了基于危險部位應變模態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)有可能實現(xiàn)蒸汽發(fā)生器傳熱管健康狀態(tài)在線監(jiān)測的創(chuàng)新想法。由于蒸汽發(fā)生器傳熱管開裂部位具有一定的規(guī)律，因此，對這些危險部位實施高靈敏度的檢測和診斷具有較強的工程應用價值。 (4)基于振動力學和有限元法對蒸汽發(fā)生器U形傳熱管動態(tài)特性及影響因素進行了較詳細的理論解析和數(shù)值模擬研究，對影響U形管固有頻率的眾多因素，如：支撐邊界約束條件處理方式、支撐厚度、支撐

7、跨度、管一支撐間隙、彎管系數(shù)、一次側和二次側壓力、沿U形管長度壓力分布非均勻性影響、流體附加質(zhì)量及其非均勻分布、管子自重、管子熱膨脹、材料性能變化和參數(shù)分散性等進行了分析評價。 (5)從理論與應用角度詳細研究了模態(tài)分析用于確定多孔板有效彈性常數(shù)的技術方法，提出了多孔板有效彈性常數(shù)和多孔板質(zhì)量比的關聯(lián)式，對靜撓度法、總體應變能法與模態(tài)法三種確定多孔板有效彈性常數(shù)的方法做了對比分析。通過與規(guī)范和標準對比，證明了所提理論和方法的正確性

8、。應用模態(tài)法對衛(wèi)星式復式圓孔、三葉孔形和四葉孔形支撐板有效彈性常數(shù)進行了計算評估。 (6)采用數(shù)值模擬方法對考慮U形傳熱管-支撐板耦聯(lián)效應后的系統(tǒng)固有振動特性進行了研究，包括U形傳熱管-圓孔支撐板、U形傳熱管-三葉孔支撐板和U形傳熱管-四葉孔支撐板耦聯(lián)系統(tǒng)，獲得了耦合固有頻率與多孔板削弱后的有效彈性常數(shù)之間的變化關系。對圓柱-支撐、管-支撐板之間的非赫茲(non-Herzian)協(xié)調(diào)接觸行為進行了理論解析和數(shù)值模擬，得到了管支撐