Numerical Simulation and Validation of Flow-Induced Vibration of the Specific Rod under Elastic Supports using One-Way Fluid-Solid Interaction

سال انتشار: 1402
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 306

فایل این مقاله در 13 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JAFM-16-5_012

تاریخ نمایه سازی: 20 اسفند 1401

چکیده مقاله:

The vibration induced by the cooling fluid flow around the fuel rods in the fuel Assembly of nuclear reactors causes the rods to be destroyed and eventually leak due to the fretting wear in the place of contact with their supports for a long time. In this paper, the vibration caused by axial fluid flow around a specific fuel rod under elastic supports is numerically simulated. In this study, the fluid flow is modeled using the Large Eddy Simulation (LES) turbulence model in the FLUENT software. The fluid-structure interaction is also modeled using the ANSYS coupling system. To validate the implemented numerical model, the test results of the reported brass rod vibration similar to the studied problem in this research are used. Due to the long execution time of the two-way fluid-structure interaction simulations with a high grid number, the one-way fluid-structure interaction method is proposed. The results of simulations show that the one-way fluid-structure interaction method can be used in cases where the vibration amplitude of the structure is less than the height of the viscous sub-layer. Also, this method reduces the simulation time by ۸۰%. Finally, the results of the flow-induced vibration simulation of the fuel rod show that the vibration range of the fuel rod will increase by ۲۰ times if the contact of the elastic supports with the rod is lost, which will lead to the intensification of the wear caused by the rod oscillation. Also, the main natural frequency of the rod decreases when the rod loses contact with the supports and falls within the range of the reactor excitation frequency, i.e. ۰ to ۵۰ Hz, which should be avoided.

نویسندگان

R. Amirian

Faculty of Mechanical Engineering, University of Guilan, Rasht, ۴۱۶۳-۵۱۸۴, Iran

G. R. Zarepoor

Faculty of Mechanical Engineering, University of Guilan, Rasht, ۴۱۶۳-۵۱۸۴, Iran

M. Talebi

Reactor and Nuclear Safety Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, Tehran, ۸۱۴۶-۱۹۵۷, Iran

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Amirian, R., M. Talebi and Gh. R. Zarepoor (۲۰۲۲). Numerical ...
  • Celik, I. B., Z. N. Cehreli and I. Yavuz (۲۰۰۵). ...
  • Chen, S. S. (۱۹۸۷). Flow-Induced Vibration of Circular Cylindrical Structures. ...
  • Chen, S. S. and M. W. Wambsganss (۱۹۷۲). Parallel-flow-induced vibration ...
  • De Ridder, J., J. Degroote, K. Van Tichelen, P. Schuurmans ...
  • De Ridder, J., J. Degroote, K. Van Tichelen, P. Schuurmans ...
  • De Santis, D. and Shams, A. (۲۰۱۷). Numerical modeling of ...
  • Eggels, J. G. M. (۱۹۹۵). Direct and large eddy simulation ...
  • Georgiadis, N. J., D. P. Rizzetta and C. Fureby (۲۰۱۰). ...
  • IAEA-TECDOC-۱۴۵۴, (۲۰۰۴, November). Structural Behavior of Fuel Assemblies for Water ...
  • IAEA Nuclear Energy Series No. NF-T-۲.۵, (۲۰۱۹), Review of Fuel ...
  • Kanazawa, R. M. (۱۹۶۹). Hydro-elastic Vibration of Rods in Parallel ...
  • Kim, K. T. (۲۰۱۰). The effect of fuel rod supporting ...
  • Lesieur, M. (۱۹۹۷). Turbulence in Fluids Kluwer Academic Publishers ...
  • Liu, Z. (۲۰۱۲). Numerical simulation of fluid-structure interaction for elastic ...
  • Nazari, T., A. Rabiee and H. Kazeminejad (۲۰۱۹). Two-way fluid-structure ...
  • Nazari, T., A. Rabiee and H. Kazeminejad (۲۰۲۰). Flow-induced vibration ...
  • Païdoussis, M. P. (۱۹۶۵). The Amplitude of Fluid-Induced Vibration of ...
  • Païdoussis, M. P. (۱۹۶۹). An experimental study of vibration of ...
  • Païdoussis, M. P. (۱۹۷۴). The dynamical behavior of cylindrical structures ...
  • Païdoussis, M. P. (۱۹۸۳). A review of flow-induced vibrations in ...
  • Païdoussis, M. P. (۱۹۹۸). Fluid-Structure Interactions: Slender Structures and Axial ...
  • Païdoussis, M. P. (۲۰۰۴). Fluid-Structure Interactions: Slender Structures and Axial ...
  • Piomelli, U. and J. Chasnov (۱۹۹۶). Turbulance and Transition Modeling, ...
  • Sagaut, P. (۲۰۰۱). Large eddy simulation for incompressible flows. Springer ...
  • Ter Hofstede, E., S. Kottapalli and A. Shams (۲۰۱۷). Numerical ...
  • Wilcox, D. C. (۱۹۹۸). Turbulence Modeling for CFD. La Canada, ...
  • Wilcox, D. C. (۲۰۰۶). Turbulence Modeling for CFD. La Canada, ...
  • Wilson, R. J. and B. G. Jones (۱۹۸۳). Turbulent pressure-velocity ...
  • Wu, L., D. Lu and Y. Liu (۲۰۱۴). Experimental investigation ...
  • Zargar, S., R. A. Medina and L. Ibarra (۲۰۱۷, April). ...
  • Zhang, X. (۲۰۱۱). Numerical and experimental investigations on vibration of ...
  • نمایش کامل مراجع