基于FBG傳感器的軸向流誘發(fā)圓柱振動的實驗研究.pdf

1、 國內圖書分類號：0351.2 學校代碼：10213 國際圖書分類號：532 密級：公開 工程碩士學位論文 工程碩士學位論文 基于 FBG 傳感器的軸向流誘發(fā)圓柱振動的實驗研究 碩 士 研 究 生 ： 李鵬霞 導 師： 周裕教授 申 請 學 位： 工程碩士 學 科

2、： 動力工程 所 在 單 位： 深圳研究生院 答 辯 日 期： 2016 年 12 月 授予學位單位： 哈爾濱工業(yè)大學 摘要 摘 要 隨著化石燃料的逐漸減少和油價的逐年上升，越來越多的人開始關注新能源，核能作為一種產值高的新能源當然也不例外。 但是， 核能利用過程中的安全問題卻不容忽視， 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更高。 在核能安全方面， 除了自然災害和人為

3、操作失誤之外， 軸向流動引起的振動也是導致災難發(fā)生的重要原因之一。 軸向流引起的振動振幅很小(約為 -3 10 ～ -2 10 D，其中 D 為圓柱體的直徑)，但是如此小的振動振幅對于間距非常小的燃料棒而言卻可能導致燃料棒磨損， 侵蝕， 甚至斷裂， 以致引起重大事故甚至是災難。 本實驗在哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院水洞中進行， 由于水洞剛經過修繕， 水洞測試段振動振幅與圓柱振動振幅等發(fā)生了變化，故重新對水洞測試段進行了標定。 實驗結果表明

4、水洞測試段的最大振幅為 3.5 μm。 從振動功率譜密度圖來看， 能量主要集中在 10 Hz 以下，X 方向和 Y 方向的振動頻率主要為 3.66 Hz。通過對比水洞測試段與圓柱的振動振幅，結果表明水洞測試段的振動對圓柱振動影響極小。本課題采用實驗方法來研究軸向流動誘發(fā)圓柱振動問題，并引進一種新型儀器，布拉格光纖光柵（Fiber Bragg Grating）傳感器，簡稱 FBG 傳感器。FBG 傳感器用來測試軸向均勻流中柔性圓柱的應變。

5、一臺激光測振儀將同時用來測量柔性圓柱的振動振幅，以對 FBG 傳感器的測量進行標定。實驗結果表明當圓柱振動的振幅較小時，測得的應變 ε 與位移 Y 線性相關。因此，F(xiàn)BG 傳感器可以用來測量軸向流引起的圓柱的小振幅振動?；趩吸c FBG 測量實驗的成功，本實驗還首次引入了多點（包括 2 點和 7 點）FBG 傳感器，可同時測量振動圓柱的多個點，得到了圓柱不同位置的振動信息，進而得到圓柱研軸向不同位置處的振動振幅分布情況。將 FBG 傳感