核燃料棒焊接時的氣體流場及其保護效果.pdf

1、制造業(yè)是一個國家工業(yè)的基礎，而焊接技術則是制造技術的重要組成部分。在核電工業(yè)中，核電燃料棒的制造過程中所應用的焊接技術中涉及到很多力學方面的問題。對核電燃料棒進行焊接時，周圍惰性氣體的保護效果對焊件質(zhì)量起著至關重要的作用。 通過分析制備核燃料棒的過程中現(xiàn)有的工藝缺陷，本文從流體力學原理出發(fā)，基于Navier-Stokes方程，并采用貼體坐標和交錯網(wǎng)格系統(tǒng)，用SIMPLE算法對核電燃料棒周邊以及焊接腔體內(nèi)部的流場進行了計算，通過對

2、氦氣和空氣的多組分流場的數(shù)值模擬，研究了流場渦結(jié)構的主要特征和演化過程，分析了多組分氣體和熱量輸運對瞬態(tài)流場的影響。結(jié)果表明在焊腔內(nèi)部低雷諾數(shù)圓柱繞流問題中，當輕流體(氦氣)流入重流體(空氣)時，圓柱尾渦的形成有所減緩。焊接中的高溫使得圓柱尾渦尺寸和分離角減小。對這些結(jié)果本文進行了直觀的物理解釋。 通過分析焊件附近氦氣質(zhì)量分數(shù)的變化情況，發(fā)現(xiàn)了原有結(jié)構存在的不足之處，并針對此缺陷提出了優(yōu)化的設計方案。最后研究了不同入口速度、焊腔