力学分析

矿物绝缘油中腐蚀活性较强的硫化物已被证实会诱发油浸式电力设备绝缘故障，在绝缘油精炼过程中会被去除。部分非活性硫因其高效抗氧化性保留于矿物绝缘油中以提高油品的氧化安定性。然而，非活性硫在油浸式电力设备运行条件下的活化问题及其对绝缘性能造成的影响并未得到关注。文中针对矿物绝缘油中的典型非活性硫(噻吩类硫化物)，聚焦油纸绝缘中非活性硫诱发绕组腐蚀的反应机理，采用材料物相分析方法探究噻吩类硫化物的热裂解产物，结合热裂解动力学分析方法，分析噻吩类硫化物在不同升温速率下的活化能变化规律，并开展噻吩类硫化物在油纸绝缘热老化作用下的试验研究。热裂解气相色谱、质谱以及热裂解傅里叶红外光谱结果表明，噻吩类硫化物(噻吩、苯并噻吩、二苯并噻吩)在热裂解过程中的主要活化产物为具有极强腐蚀性与挥发性的H2S。不同热裂解升温速率下，噻吩类硫化物的失重率规律基本一致，其中噻吩最容易发生热裂解，其次是苯并噻吩，最后为二苯并噻吩。在油纸绝缘低温过热条件下，由于体系能量的不断积累，会导致噻吩类硫化物发生活化进而生成低分子强腐蚀性硫化物，加剧油品腐蚀性，最终导致油纸绝缘发生硫腐蚀。

在输电线路停电更换耐张双联绝缘子的作业，面临着需使用的工器具繁多、作业方法复杂等情况。这不仅增加了作业人员的劳动强度，还延长了线路停电时间，带来了不可估量的经济损失。为此，本文对作业过程中产生的问题进行分析研究，借助ansys 力学分析软件模拟设计出新型的大刀卡具，并对相应的作业方法进行改进。新型卡具及相应作业方法在杭州电网35kV-220kV 停电更换双联耐张绝缘子工作中取得良好的应用效果。

CAD和CAE技术经过不断的发展和完善己日趋成熟，但是两大系统的相对独立性导致CAD/CAE集成应用还不普遍。CAD和CAE系统的信息流无法高效准确地传输，影响了工程设计的生产效率。 本项目的研究目的就是消除CAD和CAE系统之间的“信息孤岛”，保证核电厂支撑信息在设计和分析环节互联互通，最终实现CAD/CAE模型数据跨专业、零失真自动共享与交换，提高支撑力学分析的人工效能和质量水平。

核电对主泵的安全性可靠性要求极高，如振动噪音小，电机温度低等，需要严谨细致的力学分析预测主泵的性能。 主泵力学分析关键技术按部件主要分为飞轮设计分析、转子动力学分析、承压边界分析、内部冷却循环分析和泵致声振动分析等几部分。屏蔽主泵首次采用内部飞轮组件设计，原有分析方法不能完全适用，且法规标准要求有待进一步完善，课题组从研究法规标准体系要求完整性与适用性出发，形成了针对内部飞轮组件设计的完整的断裂力学分析、惰转分析和飞射物防护分析等设计分析技术，并有效支撑了依托项目的安审；通过分析试验，在转子动力学分析中考虑了屏蔽泵特有的间隙环流的等效刚度、等效阻尼和等效质量等作用，以及主泵与主回路的相互影响，论证了转子的稳定性，计算了设计不平衡力作用下轴承的载荷，预估了主泵引起的主回路振动量；承压边界模型尺寸跨度大，各部件生热和换热机理差异大，热应力和疲劳计算难度大，承压边界分析技术详细模拟了湍流生热、对流换热、泰勒涡换热和间隙热传导等温度特性，首次采用了二维和三维模型结合来提高计算速度：内部冷却循环的准确模拟直接影响流道优化设计和电机温度预测，详细分析了局部特性如辅助叶轮特性、泰勒涡换热特性和下飞轮流动特性等，首次建立了三维简化为一维的分析方法，实现了设计参数调整的快速计算；叶片的噪音在主回路产生压力脉动要有准确的预测，泵致声振动分析研究了声振动的理论方法，模拟了泵致压力脉动在主回路的传播和响应。

重力储能是重要的储能方式之一，具有独特的短时暂态动力学特征，需要构建合理的系统结构和控制方法。提出了一种面向重力储能直流环节的多模式控制方法，从暂态能量控制角度，通过对重力储能系统的动力学分析和约束条件的划分，实现电池储能和重力储能的功率匹配。仿真验证表明，该控制方法能够在输入功率波动的情况下显著降低直流环节的电压抬升，合理分配重力储能系统内部的功率，提升重力储能系统的整体性能。

中国广核集团在各大在建或在运工程项目中一直采用 AREVA 技转的控制棒下落缓冲分析软件进行燃料组件水力学计算。“核电走出去”战略需求，集团研发自主 STEP-12 系列燃料组件，对燃料组件的结构进行自主设计研发，原水力学软件已经不适用，需根据自主燃料组件结构设计开发相应的热工水力自主化设计分析软件。新的结构设计需要重新建立软件模型，同时开展软件代码开发测试以及试验验证，模型建立及实验验证均需建立完全自主的模型及实验验证方法论。在 GDA 项目中，AREVA 技转软件因知识产权问题并不能保证“核电走出去”战略的顺利推进。中广核研究院历经 7 年时间开发了自主化燃料组件水力学分析软件包，该软件包具有完全自主知识产权TULIP 控制棒下落缓冲分析软件是首个能够分析一体化端塞“管中管”导向管设计的落棒分析软件。TULIP 软件相比于 AREVA 技转的同类软件，将物性参数由手动计算输入转换为软件自动计算，在计算模型中增加了“管中管”模型，即增加了分析软件的计算效率和适用范围。LOTUS软件从动量守恒定理等经典理论出发，结合堆芯燃料组件结构，采取必要合理的假设及简化后，建立物理模型；LOTUS 软件整合了子通道分析程序 LINDEN，只需输入待分析的堆芯工况的物理、热工等运行参数，燃料组件水力提升力分析软件 LOTUS 可以计算出相应工况的水力提升力与不确定度，计算高效准确；TULIP 软件的计算结果利用了 STEP-12 燃料组件落棒试验数据进行验证，LOTUS 软件的计算结果利用 STEP-12 燃料组件水力提升力试验数据对进行验证，最终确认燃料组件水力学分析软件包的计算结果的合理性与保守性，满足工程应用的需求。燃料组件水力学分析软件包完全自主开发与验证，具有自主知识产权。热工水力软件包适用于自主燃料组件 STEP-12 系列的设计验证及工程计算，同时已经成功应用于防城港二期、GDA、EUR 项目中。同时推广至小型堆燃料组件、14 英尺燃料组件等不同类型燃料组件的研发设计及工程计算。