基于遗传算法的核级管道力学性能优化研究

在核蒸汽供应系统中,核级管道数量众多且布置复杂。为使核级管道能满足设计规范,对支架位置及功能进行优化是设计过程中的重要环节。传统的优化过程通过大量的人工试算完成,该过程人力成本高且严重依赖工程经验,更重要的是难以得到力学性能最优布置方案。本文提出了一种基于遗传算法的智能优化布置方法,该方法通过将管道力学分析与遗传算法结合,实现了管道优化布置的自动化。结果显示,该方法能有效地对多个支架位置和功能进行同步优化,并快速获得力学性能最优的布置方案,与传统方法相比具有更高的效率和实用性。     

基于数值模拟的核级管系中阻尼器削减

针对核级管系中减少使用或不使用阻尼器的问题,以管道力学计算专业有限元分析软件为平台,采用数值模拟计算方法,对核级管道系统进行了大量的数值模拟计算,得到了管道应力、节点位移和支吊架反力。对比分析了阻尼器削减前后的计算结果,并根据计算结果改变部分支架的功能类型、调整支架布置位置以及用刚性支架代替阻尼器,使阻尼器削减后的管系力学性能仍然满足设计规范要求。     

管道布置验证程序开发及其应用

核电站中的核岛管道布置工作包括管道走向及支吊架设置,需要满足工艺要求、抗震、承重及柔性等要求。主要介绍在台山核电厂项目中一种管道初步设计过程中使用的管道布置验证程序,该程序成功地运用在该设计过程中。结果表明:该程序能够有效地对工艺管道的布置进行力学验证,保证设计质量,减少设计工作的迭代,提高设计效率。     

基于双线性法的高能管道假想破口载荷分析及H型防甩击限制器设计

为有效应对核电站高能管道假想破口所产生的动力学效应,设计阶段必须根据力学分析结果采取实体隔离或加设防甩击限制器等措施.根据高能管道假想破口力学模型,给出了喷射力、喷射动能和特征长度的计算方法,并根据能量平衡原理提出了一种基于双线性法的H型防甩击限制器设计与校核方法.     

某核电厂主蒸汽管道应力分析

本文研究了某核电厂中主蒸汽系统管道的计算和评定等典型内容。此系统管道运行中承受的载荷工况多样,管道应力状态复杂。为了保证系统管道能够正常运行,在设计上需保证该系统管道的应力能够满足相关规范要求。分析采用管道力学分析软件PIPESTRESS进行,计算模型包括主回路、主蒸汽系统及相关的管道和阀门,分析包含静力和动力计算等。对计算结果依据美国机械工程师学会的ASME及相关规范进行了应力评定,并包含了LBB评定,保证了回路运行的安全。     

高温气冷堆支承冷却系统管道应力分析

本文采用管道有限元方法对高温气冷堆反应堆压力容器承重支承的冷却系统进行了管道应力分析,分析了管道的特征及应力分布特点,讨论了关键点支吊架的设置方案对应力计算结果的影响,提出了管道支吊架布置的优化方案。分析结果表明,该管道的应力计算结果满足ASME标准。     

智能优化算法在华龙一号核级管道布置优化中的应用

华龙一号(HPR1000)作为三代核电堆型,与二代改迚型核电机组相比有很大改迚。这些改迚对管道力学分析和布置优化提出了更高要求,管道在地震载荷下的应力、阀门地震加速度、预埋板评价等成为管道力学分析评价的制约因素,初始的布置往往不满足力学评价要求。迚行HPR1000核级管道力学分析时,开发了基于遗传算法的智能优化程序,并对管道上支撑的位置、支撑功能、管道局部走向等变量迚行优化,快速得到满足所有力学评价要求的布置方案,大幅提高了管道力学分析和布置优化的效率。     

EPR安全壳高能管道贯穿件应力分析

介绍了EPR机组安全壳高能管道贯穿件的结构特点,并对该类型贯穿件的应力分析方法做了重点描述。高能管道贯穿件的应力分析一般分为两个步骤:首先进行热分析,得到结构的温度分布,并判断温度是否满足安全壳混凝土的温度限值要求;第二步进行热-机械耦合分析,得到结构在各种工况下的应力分布,最后根据RCC-M规范的具体要求进行贯穿件应力的评定。分析过程中考虑结构的轴对称特征,采用平面模型进行简化。本文结合具体算例,采用ANSYS程序进行建模计算分析,并采用RCC-M规范进行了高能管道贯穿件的应力评定。     

辅助给水系统泵综合性能试验的理论计算与建模分析

中国改进型三环路压水堆（CPR1000）辅助给水系统（ASG）泵综合性能试验结果不满足监督要求时，需要对管路系统中的节流元件进行调整。简要介绍该试验中节流元件的调整原理，通过工程流体力学理论计算与计算流体动力学（CFD）建模分析得到节流元件的调整结果。通过2种分析方法的对比可以发现理论计算结果与建模分析结果具有较好的一致性。根据理论计算与建模分析方法各自的特点，在工程中可以根据实际需要选择最为简便的方法。      

稳压器排放系统应力分析评定和管道支撑布置

介绍了泰山核电二期工程稳压器排放系统应力分析评定和管道布置及支撑调整过程，即采用ＰＤＬ－ＳＹＳＰＩＰＥ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ接口软件在三维ＣＡＤ工程设计系统ＰＤＬ中截取系统的各种特性参数，并将这些特性参数作为专用管道系统应力分析程序ＳＹＳＰＩＰＥ计算输入，在此基础上，利用ＳＹＳＰＩＰＥ程序的快速应力分析功能调整管道布置、支撑布置和支撑类型，并对管道承受的自重、内压、热膨胀、地震、破管和超压排放等载荷     

秦山核电二期工程反应堆主冷却剂系统与辅助系统力学分析

介绍了在秦山核电二期工程反应堆冷却剂系统力学分析工作中所使用的设计规范、准则、分析方法、分析模型、使用载荷、分析结果等情况.主冷却剂系统结构分析是系统和部件设计的基础,包括静力分析、地震分析和失水事故分析(LOCA)三大部分,为各设备部件、管件、支撑及土建结构提供设计载荷和其它接口参数;辅助系统力学分析对核辅助管道进行了应力、疲劳和热棘轮分析,以验证管道在核电厂寿期内的结构完整性,为支撑的布置和选型提供依据.同时总结了设计工作中积累的经验和发现的不足,为将来的核电厂的设计工作提供参考.     

快速疲劳分析方法在核电厂疲劳监测系统中的应用

疲劳监测系统通过对一回路易发生热疲劳关键管道和设备进行运行参数采集，采用快速疲劳分析方法对被监测管道和设备进行实时疲劳计算，从而获得真实疲劳损伤情况。该快速疲劳分析方法以格林函数法为基础，通过编制计算程序实现热应力和疲劳使用系数的快速计算。通过与有限元分析结果进行比较，验证了该快速疲劳分析方法具有高效、快速、准确的特点。      

某三代核电站电气厂房冷冻水系统功能与布置设计

为确保核电厂的主控室、电气厂房控制柜间内的DCS设备、应急硼注入系统及中、低压安注泵的正常运行以及主控室操作人员的可居留性,需合理布置电气厂房冷冻水的管道和设备。本文介绍了电气厂房冷冻水系统的设计研发过程,详细分析了其系统功能。通过对设备和管道布置的功能性、可靠性、可操作性和经济性等布置原则的分析,完成了系统设备和管道的布置,为核电站的安全运行提供可靠的保障。     

通用计算优化语言GCOL原理、实现与在管道设计中的应用

核电站初步设计时在管道力学计算中，计算结果通常不能满足规范的要求。要经过反复修改试算，最终得到满足要求的设计。将这一设计过程尽可能的自动化，是编制GCOL程序的目的。本文介绍了GCOL程序的原理，及在CAPS程序系统中的实现。并用一个例题说明了该程序在实际工程中的应用。GCOL程序可以用来辅助设计人员实现管道设计的优化。     

“华龙一号”(HPR1000)稳压器排放管力学分析及布置优化研究

针对RCC M规范要求和工程上现有CPR 1000稳压器排放管存在的振动问题,对HPR1000稳压器进行了力学分析,并对其管道布置进行了优化。采用PIPESTRESS软件对HPR1000稳压器排放管进行建模,对管道所受载荷进行分析,并进行了应力评定;根据其管道布置的特点,对其振动特性进行分析。分析结果表明:管道满足RCC M规范要求;确定了稳压器排放管的振动动载荷响应最大的位置;优化并提出了HPR1000稳压器排放管布置改进方案,解决了其振动问题。     

布置方式对波动管热分层现象的影响分析

为分析评价压水堆核电厂稳压器波动管的布置方式对热分层现象的影响,提出增加准水平段的倾角和在与主管道相连处增加一段竖直管段2种方案共6种布置方式.利用计算流体力学( CFD)分析方法,对采取不同布置方式的波动管的热分层现象进行数值模拟,得到每种布置方式的波动管在不同波动流速下的准水平段管道截面最大温差分布.对比分析结果表...     

秦山核电二期工程反应堆冷却剂系统60°布置方案力学行为分析

秦山核电二期工程反应堆冷却剂系统采用了双环路６０°布置方案。本文扼要地论述了为证该方案的可行性而进行的管道力学行为分析中的有关问题，包括建立数学模型时采用的模拟技术，管系的结构分析，管件的应力与疲劳分析所用的方法。最后对分析结果作了扼要的说明，并根据分析结果对方案的合理性和是否可以接收进行了讨论。     

核辅助管道甩击及防甩支架力学分析

根据RCC-P规范要求,必须采用有效措施防止高能流体管道的甩动造成核电厂重要系统和设备的损坏。一种有效的方法是装备防护屏蔽(如防甩支架)对主要部件进行实体隔离。为了验证防甩支架能否承受住管道破裂后的甩击,而不发生大的变形或者破坏,本文采用能量平衡方法对核辅助管道的防甩支架进行力学分析。结果表明,防甩支架能够承受住管道破裂后的甩击,其应力也满足RCC-M Vol.ZF的要求。     

中国先进研究堆主回路进堆管系接管载荷优化

在已完成的中国先进研究堆(CARR)主回路系统进堆管道计算中,换热器管嘴载荷超值,需对支吊架设置进行优化.结合管道布置特点,利用PIPESTRESS软件的强大功能,找到接管载荷超值的主要原因,采用先静载荷后动载荷的方法合理调整支架,经反复对比分析,得到工程可实现的约束方案,使管嘴载荷满足了要求,从而保护了设备,提高了系统安全性能.为保护设备,管嘴附近的承重架应距设备尽可能地远,并应兼顾地震和热胀载荷对支架设置的不同要求,结合管嘴载荷、支架反力及现场安装等因素设置支架.     

基于波形逼近的快中子脉冲堆耦合计算

快中子脉冲堆在爆发脉冲过程中的中子输运与热弹性力学相互耦合,该耦合作用过程决定了脉冲特性。基于绝热近似下燃料元件温升始终正比于系统总裂变数的事实,提出了通过调整参数使温升随时间变化的曲线逼近裂变率曲线的耦合计算方法。在迭代逼近过程中,采用了有限元商业软件ANSYS处理力学建模和热弹性力学求解,利用点堆方程描述中子学行为,两者利用基于微扰理论的反应性反馈方程进行耦合。通过调整参数使力学模型的温升加载函数波形逼近通过输运计算得到的裂变率波形,直至两者一致。以Lady Godiva脉冲堆为例的裂变产额计算结果与实验结果一致,该计算方法有望用于快中子脉冲堆的研究和设计。