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(nèi)圖書分類號：0351.2 學(xué)校代碼：10213 國際圖書分類號：532 密級：公開 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)圓柱振動的實驗研究 碩 士 研 究 生 ： 李鵬霞 導(dǎo) 師： 周裕教授 申 請 學(xué) 位： 工程碩士 學(xué) 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(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的逐年上升，越來越多的人開始關(guān)注新能源，核能作為一種產(chǎn)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(zāi)害和人為

3、操作失誤之外， 軸向流動引起的振動也是導(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(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。 本實驗在哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院水洞中進行， 由于水洞剛經(jīng)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(jié)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(jié)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(yīng)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(jié)果表明當圓柱振動的振幅較小時，測得的應(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