دانشگاه کاشان مهندسی و مدیریت انرژی 2345-2951 12 1 2023 01 29 Analysis of Unsteady Fluid Induced Vibration Forces on a Nuclear Fuel Rod Bundle in Turbulent Axial Flow تحلیل نیروهای ارتعاشی القایی غیردائم وارد بر یک مجتمع سوخت هسته‌ای در جریان محوری مغشوش 158 169 113579 10.22052/12.1.158 FA منصور طالبی پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، پژوهشکده راکتور و ایمنی هسته‌ای، تهران، ایران Journal Article 2023 01 29 At a nuclear power plants a set of fuel rods held together by spacer grids form a fuel bundle. The coolant flow passing around the rods and the resulting flow turbulence, especially around the spacer grids, exerts transverse, vibrational, and unsteady forces on the rods. The periodic tensions generated by these vibrations will result in fatigue and the reduced mechanical strength of the rods as well as the erosion and the corrosion of the rod clad. In this study, these forces are analyzed in terms of magnitude, amplitude, and intensity of oscillations. To identify the effect of mixing vanes on the spacer grids, simulations were performed for spacer grids both with/without vanes. The obtained results are in good agreement with experimental results. Results showed a 17% increase in pressure drop due to the presence of mixing vanes. The forces exerted to the spacer in the downstream are 10% less than the forces in upstream. Analyses of the fluctuations of the forces applied to the fuel rod bundle showed the amplitude of the vibrations is relatively high at frequencies below 300 Hz. در قلب (مرکز راکتور) یک نیروگاه‌های هسته‌ای، مجموعه‌ای از میله‌های سوخت که توسط شبکه‌های نگهدارنده در کنار هم نگه داشته شده‌اند، یک مجتمع سوخت را تشکیل می‌دهند. عبور جریان خنک‌کننده از اطراف میله‌ها و ایجاد آشفتگی جریان، به‌خصوص در اطراف شبکه‌های نگهدارنده، نیروهای عرضی، ارتعاشی و غیردائم به میله‌ها اعمال می‌کند. تنش دوره‌ای ناشی از این ارتعاشات، علاوه بر خوردگی سایشی غلاف میله‌ها، باعث خستگی و کاهش استحکام مکانیکی آن‌ها خواهد شد. در این پژوهش، اندازه، دامنه و شدت نوسانات این نیروها به دست آمده و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. برای بررسی اثر پره‌های مغشوش‌کنندۀ موجود روی شبکه‌های نگهدارنده، شبیه‌سازی‌ها برای دو نوع شبکۀ نگهدارنده با پره‌های مغشوش‌کننده و بدون پره‌های مغشوش‌کننده انجام شده است. مقایسۀ نتایج به‌دست‌آمده با نتایج تجربی، تطابق خوبی را نشان می‌دهد. نتایج نشان می‌دهد که وجود پره‌های مغشوش‌کننده باعث افزایش حدود 17% در افت فشار می‌شود. نیروهای واردشده بر شبکۀ نگهدارنده که در پایین‌دست جریان قرار دارد، 10% کمتر از نیروهای واردشده به شبکۀ نگهدارندۀ بالادستی است. آنالیز نوسانات نیروهای واردشده به مجتمع سوخت نشان می‌دهد که دامنۀ ارتعاشات در فرکانس‌های کمتر از 300 هرتز، نسبتاً بالاست. https://energy.kashanu.ac.ir/article_113579_8ca88ef9a4707ca1cde1bdf4df049acc.pdf