一種流固耦合參數(shù)的測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種流固耦合參數(shù)的測(cè)量系統(tǒng)，所述測(cè)量系統(tǒng)包括測(cè)量裝置主體、控制子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)，其中，所述測(cè)量裝置主體包括支撐架和水池，在支撐架和水池之間由上往下依次設(shè)置有電磁激振器、上板、下板和支腳，在上板上設(shè)置有加速度計(jì)和位移傳感器，在下板下方且在支腳上設(shè)置有力傳感器。本實(shí)用新型所提供的測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便；所述測(cè)量系統(tǒng)不僅可以測(cè)得平板的流固耦合參數(shù)也可以測(cè)得孔板的流固耦合參數(shù)，為抗震分析或抗震設(shè)計(jì)提供精確的數(shù)據(jù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種流固耦合參數(shù)的測(cè)量系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及核電能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及乏燃料貯存格架領(lǐng)域，特別地，涉及 一種乏燃料貯存格架之間和格架與水池之間流固耦合參數(shù)的測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 乏燃料貯存格架是用來(lái)貯存具有很強(qiáng)放射性的乏燃料組件，由于乏燃料組件外運(yùn) 燃料處理廠的復(fù)雜性，在有限的水池空間內(nèi)布置了盡可能多的乏燃料組件，因此，一般采用 密集型貯存格架。但是，這就增大了乏燃料組件貯存的危險(xiǎn)性。為了保證貯存的安全性，確 保乏燃料組件在貯存時(shí)不會(huì)達(dá)到臨界狀態(tài)，在地震載荷下仍能保持貯存功能，因此，乏燃料 貯存格架被設(shè)計(jì)為抗震I類(lèi)設(shè)備，設(shè)計(jì)上應(yīng)滿足在地震載荷下保持其貯存功能、不散架、不 傾翻，格架不發(fā)生大的變形，確保貯存期間燃料組件不會(huì)達(dá)到臨界狀態(tài)。因此，在格架設(shè)計(jì) 時(shí)，需要進(jìn)行地震工況下結(jié)構(gòu)分析。
[0003] 在地震時(shí)，乏燃料貯存格架的狀態(tài)需要考慮流體(水)的作用力，一般情況下，對(duì)格 架進(jìn)行地震工況下結(jié)構(gòu)分析時(shí)，通常采用瞬態(tài)分析法，將流體作用力簡(jiǎn)化為附加質(zhì)量和附 加阻尼這兩個(gè)流固耦參數(shù)，將這兩個(gè)參數(shù)作為輸入，附加到格架的有限元分析程序，從而求 解結(jié)構(gòu)的最大載荷，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力評(píng)定。所以這兩個(gè)流固耦合參數(shù)對(duì)乏燃料貯存格架的 地震安全有極其重要的作用。
[0004] 國(guó)外對(duì)乏燃料貯存格架與水池間流固耦合特性研究比較全面，提出了三維乏燃料 格架動(dòng)態(tài)流固耦合理論模型。并通過(guò)實(shí)驗(yàn)以及CFD軟件模擬來(lái)驗(yàn)證多格架流體耦合模型的 正確性，但是其參數(shù)的選取還有不確定性。而國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究比較匱乏，主要是商用軟件模 擬，其流固耦合效應(yīng)采用了水動(dòng)力質(zhì)量來(lái)考慮，得到的附加質(zhì)量與附加阻尼等動(dòng)力學(xué)特性 參數(shù)比較保守，且缺乏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 為了克服上述問(wèn)題，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，設(shè)計(jì)出一種流固耦合參數(shù)的測(cè)量 系統(tǒng)，利用該測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)控制各項(xiàng)參數(shù)，進(jìn)行具體實(shí)驗(yàn)，得到數(shù)據(jù)序列，然后對(duì)數(shù)據(jù)序列 進(jìn)行最小二乘法非線性擬合得到附加質(zhì)量和附加阻尼，即流固耦合參數(shù)，從而完成本實(shí)用 新型。
[0006] 本實(shí)用新型的一方面在于提供一種流固耦合參數(shù)的測(cè)量系統(tǒng)，所述流固耦合參數(shù) 為乏燃料貯存格架之間或者格架與水池之間的流固耦合參數(shù)，具體如下：
[0007] (1) -種流固耦合參數(shù)的測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述測(cè)量系統(tǒng)包括測(cè)量裝置主體1，所述 測(cè)量裝置主體1包括支撐架11和水池12,在支撐架11和水池12之間由上往下依次設(shè)置有電 磁激振器13、上板15、下板16和支腳17，
[0008] 所述電磁激振器13固定于支撐架11的上端；
[0009] 所述上板15通過(guò)驅(qū)動(dòng)桿14與電磁激振器13連接；
[0010] (2)根據(jù)上述⑴所述的測(cè)量系統(tǒng)，其中，
[0011]所述上板15和下板16分別為矩形板，和/或
[0012]所述支腳17為3個(gè)以上，且所述支腳17對(duì)稱(chēng)分布于下板16的下方；
[0013] (3)根據(jù)上述(2)所述的測(cè)量系統(tǒng)，其中，
[0014] 所述上板15和下板16分別為矩形鋼板，和/或
[0015] 所述支腳17為4個(gè)，且分別均勻地分布于下板16的四個(gè)角上；
[0016] (4)根據(jù)上述(3)所述的測(cè)量系統(tǒng)，其中，
[0017] 所述電磁激振器13采用正弦波進(jìn)行激振，所述正弦波的幅值和頻率可控，和/或
[0018] 上板15可以沿驅(qū)動(dòng)桿14進(jìn)行上下移動(dòng)，用于控制不同的初始間隙大小，所述初始 間隙大小為上板與下板之間的初始間隙大??；
[0019] (5)根據(jù)上述⑷所述的測(cè)量系統(tǒng)，其中，
[0020] 在上板15上設(shè)置有加速度計(jì)18和位移傳感器19;
[0021] (6)根據(jù)上述(4)所述的測(cè)量系統(tǒng)，其中，在下板16下方且在支腳17上設(shè)置有力傳 感器20;
[0022] (7)根據(jù)上述（1)至(6)之一所述的測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述測(cè)量系統(tǒng)還包括控制子系 統(tǒng)2和數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)3,其中，所述測(cè)量裝置主體1分別與控制子系統(tǒng)2和數(shù)據(jù)采集 與處理子系統(tǒng)3連接；
[0023] (8)根據(jù)上述(7)所述的測(cè)量系統(tǒng)，其中，
[0024] 所述控制子系統(tǒng)2包括控制器21和功率放大器22;其中，所述控制器21用于通過(guò)電 磁激振器13控制上板15的各項(xiàng)參數(shù)。
[0025] (9)根據(jù)上述(8)所述的測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述各項(xiàng)參數(shù)包括初始間隙大小、振動(dòng)頻 率和振動(dòng)幅值，其中，所述初始間隙大小為上板15和下板16之間的初始間隙大小，所述振動(dòng) 頻率為上板的振動(dòng)頻率，所述振動(dòng)幅值為上板的振動(dòng)幅值。
[0026] (10)根據(jù)上述(7)所述的測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)3包括數(shù)據(jù) 采集模塊31和數(shù)據(jù)處理模塊32,其中，所述數(shù)據(jù)采集模塊31用于采集位移傳感器19和力傳 感器20所傳遞的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)處理模塊32用于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1示出測(cè)量裝置主體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2示出測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明：
[0030] 1-測(cè)量裝置主體
[0031] 11-支撐架
[0032] 12-水池
[0033] 13-電磁激振器
[0034] 14-驅(qū)動(dòng)桿
[0035] 15-上板
[0036] 16-下板
[0037] 17-支腳
[0038] 18-加速度計(jì)
[0039] 19-位移傳感器
[0040] 20-力傳感器
[0041] 2-控制子系統(tǒng)
[0042] 21-控制器
[0043] 22-功率放大器
[0044] 3-數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)
[0045] 31-數(shù)據(jù)采集模塊
[0046] 32-數(shù)據(jù)處理模塊
【具體實(shí)施方式】
[0047] 下面通過(guò)附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。通過(guò)這些說(shuō)明，本實(shí)用新型的特點(diǎn) 和優(yōu)點(diǎn)將變得更為清楚明確。
[0048] 其中，盡管在附圖中示出了實(shí)施方式的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例 繪制附圖。
[0049] 本實(shí)用新型一方面提供了的一種流固耦合參數(shù)的測(cè)量系統(tǒng)，如圖1、圖2所示，所述 測(cè)量系統(tǒng)包括測(cè)量裝置主體1，所述測(cè)量裝置主體1包括支撐架11和水池12,在支撐架11和 水池12之間由下往上依次設(shè)置有電磁激振器13、上板15、下板16和支腳17,其中，所述流固 耦合參數(shù)為乏燃料貯存格架之間或者格架與水池之間的流固耦合參數(shù)，進(jìn)一步地，所述流 固耦合參數(shù)是指附加質(zhì)量和附加阻尼。
[0050] 其中，所述上板15用于模擬實(shí)際乏燃料貯存格架，所述下板16用于模擬實(shí)際鄰近 格架或?qū)嶋H鄰近水池，所述電磁激振器13用于對(duì)水產(chǎn)生激勵(lì)力，所述激勵(lì)力繼而會(huì)作用于 上板15。
[0051] 根據(jù)本實(shí)用新型一種優(yōu)選的實(shí)施方式，在水池 12中注有水。
[0052]在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，水池12的水要沒(méi)過(guò)上板15。
[0053]根據(jù)本實(shí)用新型一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述上板15和下板16分別為矩形板。
[0054]在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述上板15和下板16分別為矩形鋼板。
[0055] 在更進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述矩形鋼板為實(shí)際乏燃料貯存格架的1/10大 小。
[0056] 其中，所述上板15可以為平板也可以為孔板。
[0057]根據(jù)本實(shí)用新型一種優(yōu)選的實(shí)施方式，如圖1所示，所述電磁激振器13固定于支撐 架11的上端。
[0058] 在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述電磁激振器13采用正弦波進(jìn)行激振，所述正弦 波的幅值和頻率可控。
[0059] 其中，所述電磁激振器13的頻率和幅值可以控制，由于所述電磁激振器13對(duì)水產(chǎn) 生的激勵(lì)力作用于上板15,因此，電磁激振器13的振動(dòng)頻率即為上板15的振動(dòng)頻率，電磁激 振器13的振動(dòng)幅值即為上板15的振動(dòng)幅值，因此，通過(guò)控制電磁激振器13的振動(dòng)頻率和振 動(dòng)幅值即可控制上板15的振動(dòng)頻率和振動(dòng)幅值，而上板15的振動(dòng)頻率和振動(dòng)幅值是影響流 固耦合參數(shù)(附加質(zhì)量和附加阻尼）的重要因素。
[0060] 根據(jù)本實(shí)用新型一種優(yōu)選的實(shí)施方式，如圖1所示，所述上板15通過(guò)驅(qū)動(dòng)桿14與電 磁激振器13連接。
[0061] 在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，上板15可以沿驅(qū)動(dòng)桿14進(jìn)行上下移動(dòng)，用于控制不 同的初始間隙大小，所述初始間隙大小為上板與下板之間的初始間隙大小。
[0062] 其中，隨著上板15的上下運(yùn)動(dòng)，上板15與下板16之間的初始間隙大小發(fā)生變化，而 上板15與下板16之間的初始間隙大小也是影響流固耦合參數(shù)的關(guān)鍵因素。
[0063] 根據(jù)本實(shí)用新型一種優(yōu)選的實(shí)施方式，如圖1所示，在所述下板16的下方設(shè)置有支 腳17,用于使下板16立于水池12上。
[0064] 在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述支腳17為3個(gè)以上，且均勻分布于下板16的下 方。
[0065] 在更進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述支腳17為4個(gè)，且均勻地分布于下板16的四個(gè) 角上。
[0066] 其中，支腳的個(gè)數(shù)不受特別限定，只要能使下板穩(wěn)定立于水池中即可。所述支腳的 高度可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此通過(guò)調(diào)節(jié)支腳的高度即可調(diào)節(jié)下板的高度。優(yōu)選地，所述下板16與 支腳17之間為固定連接。
[0067] 根據(jù)本實(shí)用新型一種優(yōu)選的實(shí)施方式，如圖1、圖2所示，在上板15的上方設(shè)置有加 速度計(jì)18。
[0068] 其中，所述加速度計(jì)用于計(jì)算上板15在上下運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度。所述加速度計(jì)的設(shè) 置位置沒(méi)有嚴(yán)格要求，只要設(shè)置于上板15上，能夠精確計(jì)算出上板的運(yùn)動(dòng)加速度即可。
[0069] 根據(jù)本實(shí)用新型一種優(yōu)選的實(shí)施方式，如圖1、圖2所示，在上板15上設(shè)置有位移傳 感器19。
[0070] 其中，所述位移傳感器19的設(shè)置位置沒(méi)有嚴(yán)格限制，只要設(shè)置于上板15上，且能準(zhǔn) 確測(cè)量出上板的運(yùn)動(dòng)位移，得到初始間隙大小即可。
[0071] 根據(jù)本實(shí)用新型一種優(yōu)選的實(shí)施方式，在下板16的下方且在支腳17上設(shè)置有力傳 感器20。
[0072] 其中，在每一根支腳上均設(shè)置有一個(gè)力傳感器，用于檢測(cè)下板受到的流固耦合作 用力，而下板受到的流固耦合作用力等于每個(gè)力傳感器檢測(cè)到的力的加和減去下板的固有 重力。
[0073] 根據(jù)本實(shí)用新型一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，如圖2所示，所述檢測(cè)系統(tǒng)還包括控制子 系統(tǒng)2和數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)3。
[0074] 在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述測(cè)量裝置主體1分別與控制子系統(tǒng)2和數(shù)據(jù)采集 與處理子系統(tǒng)3連接。
[0075] 其中，所述控制子系統(tǒng)2用于控制測(cè)量裝置主體1的運(yùn)行，主要是控制上板15的振 動(dòng)以及上下移動(dòng);所述數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)3用于對(duì)測(cè)量裝置主體1進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并對(duì) 采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
[0076] 根據(jù)本實(shí)用新型一種優(yōu)選的實(shí)施方式，如圖2所示，所述控制子系統(tǒng)2包括控制器 21和功率放大器22。
[0077] 其中，控制器21用于控制上板的初始間隙大小、振動(dòng)頻率和振動(dòng)幅值，其中，所述 初始間隙大小為上板15和下板16之間的初始間隙大小，所述振動(dòng)頻率為上板的振動(dòng)頻率， 所述振動(dòng)幅值為上板的振動(dòng)幅值。具體地:控制器21通過(guò)控制電磁激振器可以控制上板的 上下移動(dòng)，繼而實(shí)現(xiàn)了控制上板與下板之間的初始間隙大??；控制器可以控制電磁激振器 的振動(dòng)頻率和振動(dòng)幅值，而電磁激振器的振動(dòng)頻率和振動(dòng)幅值即為上板的振動(dòng)頻率和振動(dòng) 幅值，因此，控制器可以通過(guò)控制電磁激振器的振動(dòng)頻率和振動(dòng)幅值進(jìn)而控制上板的振動(dòng) 頻率和振動(dòng)幅值，即控制器可以通過(guò)電磁激振器控制上板的振動(dòng)頻率和振動(dòng)幅值。
[0078] 在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述控制器21接收加速度計(jì)18傳遞的信號(hào)，對(duì)上板 的位移進(jìn)行準(zhǔn)確控制。
[0079] 根據(jù)本實(shí)用新型一種優(yōu)選的實(shí)施方式，如圖2所示，所述數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)3 包括數(shù)據(jù)采集模塊31和數(shù)據(jù)處理模塊32。
[0080] 其中，數(shù)據(jù)采集模塊31用于采集位移傳感器19和力傳感器20所傳遞的數(shù)據(jù)，所述 數(shù)據(jù)處理模塊32用于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到試驗(yàn)結(jié)果。
[0081] 本實(shí)用新型另一方面提供了一種流固耦合參數(shù)的測(cè)量方法，優(yōu)選地，利用上述測(cè) 量系統(tǒng)對(duì)格架間以及格架與水池間流固耦合參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，其中，所述方法包括以下步驟： [0082]步驟1、啟動(dòng)電磁激振器13;
[0083]步驟2、控制子系統(tǒng)2對(duì)上板15進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，并開(kāi)始試驗(yàn)；
[0084]步驟3、數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)3進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，得到初步數(shù) 據(jù)；
[0085]步驟4、數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)3對(duì)初步數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)終處理，得到不同參數(shù)下的 附加質(zhì)量和附加阻尼，即流固耦合參數(shù)。
[0086] 根據(jù)本實(shí)用新型一種優(yōu)選的實(shí)施方式，在步驟2中，所述各項(xiàng)參數(shù)包括初始間隙大 小、振動(dòng)頻率和振動(dòng)幅值。
[0087] 其中，所述初始間隙大小為上板15與下板16之間的初始間隙大小，所述振動(dòng)頻率 為上板15的振動(dòng)頻率，其等于電磁激振器13的振動(dòng)頻率，所述振動(dòng)幅值為上板15的振動(dòng)幅 值，其等于電磁激振器13的振動(dòng)幅值。
[0088] 根據(jù)本實(shí)用新型一種優(yōu)選的實(shí)施方式，在步驟3中，所述初步數(shù)據(jù)包括在不同參數(shù) 下得到的流固耦合作用力與時(shí)間的數(shù)據(jù)序列。
[0089]根據(jù)本實(shí)用新型一種優(yōu)選的實(shí)施方式，在步驟4中，所述數(shù)據(jù)終處理是采用最小二 乘法對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行非線性擬合，得到附加質(zhì)量和附加阻尼。
[0090] 其中，已知流體作用力F與附加質(zhì)量mad、附加阻尼cad以及實(shí)際間隙大小h的關(guān)系如 式(I)所示：
[0091] -- T ji- /Is)·
[0092] 而當(dāng)下板固定時(shí)，上板做正弦運(yùn)動(dòng)，因此，實(shí)際間隙大小h的表達(dá)式如式(2)所示：
[0093] h = Ho+Asin( ω t) 式（2);
[0094] 其中，在式(2)中，Ho為初始間隙大小，Asin( cot)表示在上板的振動(dòng)下間隙大小的 浮動(dòng)值，h則表示在實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)不同時(shí)間下的實(shí)際間隙大小。
[0095] 將式(2)代入式（1)可以得到流固耦合作用力隨時(shí)間變化的函數(shù)，如式(3)所示，該 式(3)即為目標(biāo)函數(shù)。
[0096] F(t) =_madA ω 2sin( ω t)+CadA ω cos( ω t)式（3)
[0097] 其中，在式(3)中，F(xiàn)(t)表示流固耦合作用力，mad表示附加質(zhì)量，cad表示附加阻尼， A表示上板的振動(dòng)幅值，ω表示上板的振動(dòng)頻率，t表示上板的振動(dòng)時(shí)間，并且其中，A和ω是 實(shí)驗(yàn)設(shè)置值，即為常數(shù)，因此，式(3)即為F(t)_t的函數(shù)。
[0098]在本實(shí)用新型中，在不同時(shí)間下的流固耦合作用力F(t)可以通過(guò)力傳感器測(cè)量得 至|J，上板在電磁激振器的控制下進(jìn)行正弦運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)推導(dǎo)，流固耦合作用力F(t)的表達(dá)式如 式(3)所示。根據(jù)式(3)，利用最小二乘法進(jìn)行非線性擬合，可以得到附加質(zhì)量m ad和附加阻尼 Cad 〇
[0099] 根據(jù)本實(shí)用新型一種優(yōu)選的實(shí)施方式，在式(3)中，設(shè)-madAco2為常數(shù)a， CadAco為常 數(shù)b，sin( ω?)為x，cos( ω?)為y，則式(3)可以表示為式(3-1)所示：
[0100] F(x,y) =ax+by 式（3-1)
[0101] 其中，在式(3-1)中，a與b為待定系數(shù)，X與y為t的函數(shù)，因此，可以根據(jù)t的系列數(shù) 據(jù)分別得到X和y的系列數(shù)據(jù)，因此，F(xiàn)(t)_t的數(shù)據(jù)序列可以轉(zhuǎn)化為F( X，y)-(x，y)的數(shù)據(jù)序 列。
[0102] 在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，以式(3-1)為目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)F(X，y)-(x，y)的數(shù)據(jù)序 列，利用最小二乘法進(jìn)行非線性擬合，得到待定系數(shù)a和b的值。
[0103] 在更進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，由于a = _madAc〇 2，b = cadAc〇，而A和ω均為已知固 定值，因此可以得到ma4PCad，即得到附加質(zhì)量和附加阻尼。
[0104]其中，最小二乘法是一種數(shù)學(xué)優(yōu)化技術(shù)。一般根據(jù)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，構(gòu)造符合數(shù)據(jù)特性 的目標(biāo)函數(shù)，其中，目標(biāo)函數(shù)含有一個(gè)或多個(gè)待定系數(shù)，最小二乘法通過(guò)最小化實(shí)際數(shù)據(jù)與 目標(biāo)函數(shù)的誤差，來(lái)確定待定系數(shù)，其中，假定F(t)為目標(biāo)函數(shù)，F(xiàn) data(t)為實(shí)際數(shù)據(jù)序列， 則非線性擬合即尋找滿足式(4)最小時(shí)的待定系數(shù)。
[0106] 在實(shí)用新型中，具體地，目標(biāo)函數(shù)為式(3)或式(3-1)所示函數(shù)，并且，a與b為式(3-1)所示函數(shù)的待定系數(shù)，進(jìn)而根據(jù)待定系數(shù)的值求得附加質(zhì)量m ad和附加阻尼cad。
[0107] 根據(jù)本實(shí)用新型一種優(yōu)選的實(shí)施方式，以式(3-1)為目標(biāo)函數(shù)，a與b為待定系數(shù)， 進(jìn)行非線性擬合，尋找滿足式(4-1)最小時(shí)的待定系數(shù)a與b。
[0109] 在更進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，根據(jù)待定系數(shù)a與b的值求出在不同初始間隙大小 下的附加質(zhì)量(mad)和附加阻尼(c ad)。
[0110] 因此，通過(guò)本實(shí)用新型所述測(cè)量系統(tǒng)，可以得到不同參數(shù)下的附加質(zhì)量和附加阻 尼，并且，經(jīng)過(guò)歸納分析可以分別得到初始間隙大小不同、振動(dòng)頻率不同和振動(dòng)幅值不同對(duì) 附加質(zhì)量(m ad)和附加阻尼(cad)的影響。
[0111] 根據(jù)本實(shí)用新型一種優(yōu)選的實(shí)施方式，通過(guò)數(shù)據(jù)分析可以分別得到振動(dòng)頻率、振 動(dòng)幅值和初始間隙大小對(duì)流固耦合參數(shù)的影響。
[0112] 在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，通過(guò)控制單獨(dú)變量的方法分別得到振動(dòng)頻率、振動(dòng) 幅值和初始間隙大小對(duì)流固耦合參數(shù)的影響。
[0113] 在更進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中：
[0114] (1)選取相同振動(dòng)頻率、相同振動(dòng)幅值、不同初始間隙大小的第一系列數(shù)據(jù)，其中， 所述第一系列數(shù)據(jù)的不同是由于初始間隙大小的不同引起，因此可以得到不同初始間隙大 小對(duì)流固耦合參數(shù)的影響；
[0115] (2)選取相同振動(dòng)幅值、相同初始間隙大小、不同振動(dòng)頻率的第二系列數(shù)據(jù)，其中， 所述第二系列數(shù)據(jù)的不同是由于振動(dòng)頻率的不同引起，因此可以得到不同振動(dòng)頻率對(duì)流固 耦合參數(shù)的影響；
[0116] (3)選取相同振動(dòng)頻率、相同初始間隙大小、不同振動(dòng)幅值的第三系列數(shù)據(jù)，其中， 所述第三系列數(shù)據(jù)的不同是由于振動(dòng)幅值的不同引起，因此可以得到不同振動(dòng)幅值對(duì)流固 耦合參數(shù)的影響。
[0117] 綜上所述，根據(jù)本實(shí)用新型所提供的測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量流固耦合參數(shù)的方法，可以得 到不同參數(shù)下的附加質(zhì)量和附加阻尼，以及分別得到初始間隙大小、振動(dòng)頻率和振動(dòng)幅值 對(duì)流固耦合參數(shù)的影響，為后期地震設(shè)計(jì)提供充足的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0118] 在本實(shí)用新型中，所述格架為乏燃料貯存格架的簡(jiǎn)稱(chēng)。
[0119] 本實(shí)用新型所具有的有益效果包括：
[0120] (1)本實(shí)用新型所提供的測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便；
[0121] (2)本實(shí)用新型所述測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量裝置主體中上板可以為平板也可以為孔板， 因此，本實(shí)用新型所提供的測(cè)量系統(tǒng)不僅可以測(cè)得平板的流固耦合參數(shù)也可以測(cè)得孔板的 流固耦合參數(shù)；
[0122] (3)由所述測(cè)量系統(tǒng)可以得到不同參數(shù)設(shè)置下的流固耦合參數(shù)，能夠更精確地反 應(yīng)出實(shí)際的流固耦合效應(yīng)，為地震分析或抗震設(shè)計(jì)提供精確的數(shù)據(jù)。
[0123] 實(shí)施例
[0124] 步驟1、啟動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。
[0125] 其中，在該實(shí)施例中，采用具有四個(gè)支腳的測(cè)量裝置主體，因此，在該測(cè)量裝置主 體的四個(gè)支腳上分別設(shè)置有四個(gè)力傳感器。
[0126] 步驟2、通過(guò)控制子系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置：初始間隙大小為0.035mm、振動(dòng)幅值 0.002m、振動(dòng)頻率5Hz，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。
[0127] 步驟3、通過(guò)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)3進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，得到四個(gè)支腳上的力與時(shí)間 的關(guān)系(參見(jiàn)表1)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，得到流固耦合作用力和時(shí)間的數(shù)據(jù)序列(參見(jiàn)表2)。
[0128] 表1采集的數(shù)據(jù)

[0130] 其中，在表1中，F(xiàn)i-Fa分別表示四個(gè)支腳上的力傳感器感受到的力的大小（已自動(dòng) 減去下板的重量），F(xiàn)為F:\F4的合力，即流固耦合作用力。在數(shù)據(jù)處理時(shí)，選取第一個(gè)合力F 最接近〇的數(shù)據(jù)，作為新的平衡點(diǎn)，截取2個(gè)正弦周期的數(shù)據(jù)，形成如表2所示的數(shù)據(jù)序列(初 步數(shù)據(jù)）。
[0131] 表2初步數(shù)據(jù)
[0134] 步驟4、通過(guò)數(shù)據(jù)采集與和處理子系統(tǒng)對(duì)初步數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)終處理，得到附加質(zhì)量 和附加阻尼分別為6.8和0.2。
[0135] 在本實(shí)用新型的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)"上"和"下"等指示的方位或位置關(guān) 系為基于本實(shí)用新型工作狀態(tài)下的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化 描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操 作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0136] 以上結(jié)合了優(yōu)選的實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了說(shuō)明，不過(guò)這些實(shí)施方式僅是范 例性的，僅起到說(shuō)明性的作用。在此基礎(chǔ)上，可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行多種替換和改進(jìn)，這些 均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種流固耦合參數(shù)的測(cè)量系統(tǒng)，所述流固耦合參數(shù)為乏燃料貯存格架之間或者格架 與水池之間的流固耦合參數(shù)，其特征在于，所述測(cè)量系統(tǒng)包括測(cè)量裝置主體（1)，所述測(cè)量 裝置主體（1)包括支撐架（11)和水池（12)，在支撐架（11)和水池（12)之間由上往下依次設(shè) 置有電磁激振器(13)、上板(15)、下板(16)和支腳（17)， 所述電磁激振器(13)固定于支撐架（11)的上端； 所述上板（15)通過(guò)驅(qū)動(dòng)桿（14)與電磁激振器（13)連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于， 所述上板（15)和下板（16)分別為矩形板;和/或 所述支腳(17)為3個(gè)以上，且所述支腳(17)對(duì)稱(chēng)分布于下板(16)的下方。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于， 所述上板（15)和下板（16)分別為矩形鋼板;和/或 所述支腳(17)為4個(gè)，且分別均勻地分布于下板(16)的四個(gè)角上。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于， 所述電磁激振器（13)采用正弦波進(jìn)行激振，所述正弦波的幅值和頻率可控;和/或 上板（15)可以沿驅(qū)動(dòng)桿（14)進(jìn)行上下移動(dòng)，用于控制不同的初始間隙大小，所述初始 間隙大小為上板與下板之間的初始間隙大小。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，在上板（15)上設(shè)置有加速度計(jì)（18)和 位移傳感器(19)。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，在下板（16)下方且在支腳（17)上設(shè)置 有力傳感器(20)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)量系統(tǒng)還包括控制子 系統(tǒng)(2)和數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)(3)，其中，所述測(cè)量裝置主體（1)分別與控制子系統(tǒng)(2) 和數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)(3)連接。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述控制子系統(tǒng)（2)包括控制器(21) 和功率放大器(22);其中，所述控制器(21)用于通過(guò)電磁激振器（13)控制上板（15)的各項(xiàng) 參數(shù)。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述各項(xiàng)參數(shù)包括初始間隙大小、振 動(dòng)頻率和振動(dòng)幅值，其中，所述初始間隙大小為上板(15)和下板(16)之間的初始間隙大小， 所述振動(dòng)頻率為上板的振動(dòng)頻率，所述振動(dòng)幅值為上板的振動(dòng)幅值。10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)(3)包括 數(shù)據(jù)采集模塊(31)和數(shù)據(jù)處理模塊(32)，其中，所述數(shù)據(jù)采集模塊(31)用于采集位移傳感 器（19)和力傳感器(20)所傳遞的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)處理模塊(32)用于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到實(shí) 驗(yàn)結(jié)果。
【文檔編號(hào)】G01M10/00GK205679375SQ201620485406
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年5月25日 公開(kāi)號(hào)201620485406.8, CN 201620485406, CN 205679375 U, CN 205679375U, CN-U-205679375, CN201620485406, CN201620485406.8, CN205679375 U, CN205679375U
【發(fā)明人】陸道綱, 劉雨, 王園鵬, 劉宏達(dá)
【申請(qǐng)人】華北電力大學(xué)