MW级空间核反应堆系统热管式辐射散热器分析及优化

空间核反应堆是空间核电源和核推进的研究基础，大功率核反应堆的体积和质量一直是限制航空航天设计的重要因素。针对这一问题，本文对MW级空间核反应堆系统热管式辐射散热器进行建模和分析，建立热管式辐射散热器的热阻模型，利用穷举法和遗传算法在给定工况下探讨裸碳纤维翅片长度L_f和厚度δ_f、冷却剂质量流量m、辐射散热器入口温度T_f1对散热器质量M的影响。结果表明，当T_f1＝800 K、L_f＝5 cm、δ_f＝0.16 mm、m＝9 kg/s时，M达到最优，为906.593 kg，优化了0.63%的系统质量。     

小型化气冷球床堆方案设计与应用研究

商用核电站的大规模建造和并网,缓解了我国电力供应和环境污染等问题,但很难满足孤立岛屿、小型基地、航天推进等潜在的应用环境。因此,须发展不同功率范围的小型化、可移动式核反应堆系统,以适应未来电力市场和动力装置对核能的需求。考虑到球床堆具有出口温度高、安全性好等特点,设计了一个基于闭式布雷顿循环、热功率为5 MW的核反应堆系统,给出了总体设计参数和反应堆部分的物理、热工特性。结果表明,该系统的能量转换效率约为35.2%,可达到6.14kg/kWe的比重量。反应堆寿期初和寿期末的剩余反应性分别为4.88$和2.28$,满足10a设计寿命的燃耗要求。反应堆进、出口温度分别为868.7K和1 295.8K,额定功率下燃料最高温度为1 576K,低于设计温度限值1 600K。     

基于液态金属朗肯循环的空间双模式核热推进系统性能分析

随着深空探测技术的进步,空间核动力越来越成为载人航天任务的理想选择,将双模式空间核动力推进系统应用于航天推进系统已成为一种新的趋势。基于空间核能液态金属朗肯循环,提出一种新型的双模式核热推进系统,并对该推进系统发电模式下的液态金属朗肯循环进行了性能分析。利用能量分析和?分析的方法对双模式核热推进系统下的朗肯循环进行热力计算,得出各部件的能量损失和?损,找出损失最大的部件并分析原因,取不同的空间环境温度研究其对?损和?效率的影响,为系统的进一步优化提供理论依据。     

双钩波形板汽水分离器疏水钩优化研究

为提高双钩波形板汽水分离器的分离性能，采用计算流体力学方法建立波形板内的两相流动模型，并对不同结构疏水钩的波形板汽水分离器进行研究。通过数值计算得到了波形板内的速度云图和液滴运动轨迹，并分析了不同进口速度下疏水钩结构对压降和分离效率的影响。结果表明：大部分液滴在前两级通道被分离，进口速度为0.922 m/s时其质量份额可超过50%；疏水钩通过影响流场的局部流速和湍流强度进而影响压降和分离效率，疏水钩对液滴的直接拦截作用有利于提高分离效率。综合考虑分离效率和压力损失获得了综合性能良好的双钩波形板汽水分离器结构型式。     

回热式闭式空间核能布雷顿循环系统性能分析及优化

随着深空探测的不断发展,作为最具发展潜力的能源之一,空间核动力在国内外得到大量关注和研究。空间核动力系统中热电转换技术至关重要,在大功率阶段下,布雷顿循环动态热电转换系统因其功率较大,效率较高等优点得到广泛应用和发展,对其进行特性分析和参数优化具有重要意义。对运用闭式布雷顿循环的次临界安全空间(S4)反应堆系统建立回热式布雷顿循环理论模型,分析其特性,并研究了回热度、工质变外部条件对循环效率等参数的影响;在此基础上,运用遗传算法对系统进行双目标优化,为布雷顿循环优化提供理论基础。