随着我国核电的发展,从核电站卸出的乏燃料日益增多,我国乏燃料离堆贮存能力远不能满足要求,许多乏燃料暂存于核电厂反应堆内的贮存水池中。为了提高核电厂乏燃料贮存能力,核电厂对乏燃料贮存能力进行了扩容,如改造乏燃料贮存格架,或者增加格架数量以实现乏燃料密集贮存。同时为了实现乏燃料贮存格架的国产化,需要对大型先进压水堆核电站的乏燃料贮存格架进行设计与改进。在核电厂在堆贮存中,乏燃料贮存格架为从堆芯卸下的乏燃料组件提供贮存空间,它的临界安全性、结构完整性和放射性包容对核电站的连续、稳定、安全运行具有重要意义。AP1000和CAP1400的乏燃料贮存格架为获得更好的抗震性能,贮存格架底部采用非螺栓连接的自由式结构:直接放置在乏燃料水池的底面上,底部和横向均不设置固定措施。自由式格架结构具有高度非线性,在地震载荷下,乏燃料贮存腔内的燃料组件可能来回摇晃,乏燃料贮存格架本身的支撑脚也可能抬起,引起对周围格架的冲击。由于格架之间的间隙与格架的面积几何尺寸相差较大,因此格架的运动可能导致周围格架受到巨大的流体力。在乏燃料贮存格架结构动力学分析中,必须充分考虑流固耦合效应的影响。当前对乏燃料贮存格架流固耦合效应的研究主要是采用一些简化方法,把格架简化成规则的形状后套用经典公式计算出其附加质量,但是流固耦合公式的正确性无法验证,不充分的假设可能会导致格架在地震条件下的结构完整性遭到破坏。少数实验研究也对模型结构进行了简化,但是不能真实反映出格架的流固耦合参数。最新的研究通过CFD数值模拟获得了格架的附加质量,但是并未考虑多格架耦合效应。本文在之前研究的基础上,对乏燃料贮存池内布置的全部格架进行建模分析,充分考虑了运动格架与全池内任意格架以及池壁之间的相互耦合的附加质量,计算得到了全池格架附加质量矩阵。在格架ANSYS有限元结构动力学计算中,可采用MATRIX27质量矩阵单元模拟质点间的附加质量矩阵。本文获得的全池附加质量矩阵中的元素,可以直接作为输入参数用于ANSYS有限元结构动力学分析。ANSYS提供的MATRIX27质量矩阵单元中所需任意两个体的附加质量矩阵均可从中提取,但是过程比较复杂且容易出错。本文开发了 Matlab程序,用于从全池附加质量矩阵中提取任意两个格架间的附加质量矩阵,使结果更加适用于格架抗震计算中的附加质量矩阵输入。该方法减少了参数提取时间,并保证了结果的准确性。