基于FBG傳感器的軸向流誘發(fā)圓柱振動(dòng)的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、 國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào)：0351.2 學(xué)校代碼：10213 國(guó)際圖書分類號(hào)：532 密級(jí)：公開(kāi) 工程碩士學(xué)位論文 工程碩士學(xué)位論文 基于 FBG 傳感器的軸向流誘發(fā)圓柱振動(dòng)的實(shí)驗(yàn)研究 碩 士 研 究 生 ： 李鵬霞 導(dǎo) 師： 周裕教授 申 請(qǐng) 學(xué) 位： 工程碩士 學(xué) 科

2、： 動(dòng)力工程 所 在 單 位： 深圳研究生院 答 辯 日 期： 2016 年 12 月 授予學(xué)位單位： 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 摘要 摘 要 隨著化石燃料的逐漸減少和油價(jià)的逐年上升，越來(lái)越多的人開(kāi)始關(guān)注新能源，核能作為一種產(chǎn)值高的新能源當(dāng)然也不例外。 但是， 核能利用過(guò)程中的安全問(wèn)題卻不容忽視， 切爾諾貝利和福島核泄漏事故至今仍讓人膽戰(zhàn)心驚。 因此， 要想很好的利用核能， 必須使核能安全等級(jí)更高。 在核能安全方面， 除了自然災(zāi)害和人為

3、操作失誤之外， 軸向流動(dòng)引起的振動(dòng)也是導(dǎo)致災(zāi)難發(fā)生的重要原因之一。 軸向流引起的振動(dòng)振幅很小(約為 -3 10 ～ -2 10 D，其中 D 為圓柱體的直徑)，但是如此小的振動(dòng)振幅對(duì)于間距非常小的燃料棒而言卻可能導(dǎo)致燃料棒磨損， 侵蝕， 甚至斷裂， 以致引起重大事故甚至是災(zāi)難。 本實(shí)驗(yàn)在哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院水洞中進(jìn)行， 由于水洞剛經(jīng)過(guò)修繕， 水洞測(cè)試段振動(dòng)振幅與圓柱振動(dòng)振幅等發(fā)生了變化，故重新對(duì)水洞測(cè)試段進(jìn)行了標(biāo)定。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明

4、水洞測(cè)試段的最大振幅為 3.5 μm。 從振動(dòng)功率譜密度圖來(lái)看， 能量主要集中在 10 Hz 以下，X 方向和 Y 方向的振動(dòng)頻率主要為 3.66 Hz。通過(guò)對(duì)比水洞測(cè)試段與圓柱的振動(dòng)振幅，結(jié)果表明水洞測(cè)試段的振動(dòng)對(duì)圓柱振動(dòng)影響極小。本課題采用實(shí)驗(yàn)方法來(lái)研究軸向流動(dòng)誘發(fā)圓柱振動(dòng)問(wèn)題，并引進(jìn)一種新型儀器，布拉格光纖光柵（Fiber Bragg Grating）傳感器，簡(jiǎn)稱 FBG 傳感器。FBG 傳感器用來(lái)測(cè)試軸向均勻流中柔性圓柱的應(yīng)變。

5、一臺(tái)激光測(cè)振儀將同時(shí)用來(lái)測(cè)量柔性圓柱的振動(dòng)振幅，以對(duì) FBG 傳感器的測(cè)量進(jìn)行標(biāo)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)圓柱振動(dòng)的振幅較小時(shí)，測(cè)得的應(yīng)變 ε 與位移 Y 線性相關(guān)。因此，F(xiàn)BG 傳感器可以用來(lái)測(cè)量軸向流引起的圓柱的小振幅振動(dòng)?；趩吸c(diǎn) FBG 測(cè)量實(shí)驗(yàn)的成功，本實(shí)驗(yàn)還首次引入了多點(diǎn)（包括 2 點(diǎn)和 7 點(diǎn)）FBG 傳感器，可同時(shí)測(cè)量振動(dòng)圓柱的多個(gè)點(diǎn)，得到了圓柱不同位置的振動(dòng)信息，進(jìn)而得到圓柱研軸向不同位置處的振動(dòng)振幅分布情況。將 FBG 傳感