棒束通道定位格架沸腾临界特性数值研究

为研究核反应堆中定位格架及搅混翼对沸腾临界现象产生的影响，本文采用计算流体动力学（CFD）分析方法，探讨了棒束通道中定位格架的数目、位置和搅混翼的角度对于沸腾临界现象的影响。结果表明:定位格架会对主流流动产生阻力，同时定位格架数目越多，沸腾临界发生的温度也越高，但将定位格架布置在沸腾临界发生位置时，则可有效改善壁面传热环境并降低沸腾临界发生时的峰值温度。搅混翼的存在则会有效降低加热面附近空泡份额，改善传热环境，但搅混翼角度过大时会导致沸腾临界提前发生。      

核电高压给水加热器启动过程建模与仿真

为了研究金属材料的热惯性和温度变化速率对高压给水加热器启动过程的动态特性及能耗特性的影响，本文建立了基于两相非平衡模型的核电站高压给水加热器仿真模型。针对高压给水加热器的启动过程开展仿真研究，以抽汽阀门开度和给水焓值为入口扰动边界条件，分析了最大温度变化速率和正常温度变化速率下的启动过程动态特性。研究发现：高压给水加热器仿真模型完成启动后，壳侧压强、水位和给水出口温度等主要参数与设计值误差在1%以内；为了满足温度变化速率的限制，抽汽阀门开度变化率最快不能超过75.34%/h,正常变工况运行不得超过37.24%/h,对高压给水加热器的启动过程有重要指导意义。该仿真模型可以为高压给水加热器启动过程的调试和运行优化提供参考。     

MRANS方案的反应堆压力容器CFD仿真

为提高反应堆压力容器（reactor pressure vessel,RPV）CFD(computational fluid dynamics)仿真的计算效率,将多湍流模型（multiple RANS model,MRANS）方案与RPV CFD仿真相结合,提出了一种新型的RPV CFD仿真方案,并通过优化传统棒束模拟MRANS方案的区域划分方法和数据传输方法使RPV MRANS CFD仿真方案的计算准确性得到保证。首先,对完整的压力容器模型进行CFD模拟,将整体计算结果与实验数据进行对比,验证所用CFD方法的有效性。其次,基于区域重叠的方案建立了下降段区域和下腔室区域的分段模型,并采用压力-流量双向数据传递方案,建立了多区CFD仿真计算方案。然后,分析不同的湍流模型在各区域的影响,选择合适的湍流模型。最后,以优化CFD仿真计算效率为目标,提出了两种MRANS方案。研究结果表明:基于区域重叠的双向数据传递方案相较于传统的单向数据传递方案,速度和压力计算结果与整体计算一致性更高;优化的MRANS方案相较于传统的单一湍流模型方案,计算效率提高了28.75%,从而验证了优化的MRANS具有高效率的特性。本研究成果为提高RPV CFD仿真效率提供了一种新思路和途径。     

核动力装置冷凝器实时仿真

根据核动力装置的冷凝器结构及工作特性,给出了适用于冷凝器动态特性实时仿真数学模型.该模型可用于冷凝器稳态和动态的仿真,并能够预测冷凝器内蒸汽和凝结水的流量以及蒸汽、凝结水、管壁和冷却水等的温度.用本文的仿真模型对正常运行工况及事故工况进行了仿真计算,将仿真结果与系统设计值进行了比较.结果表明,该模型能够满足核动力装置冷凝器实时仿真的要求.     

基于Flowmaster的中国实验快堆汽轮机组仿真研究

汽轮机组在中国实验快堆(CEFR)三回路中承担了将热能转换为电能的重要作用,但自安装以来,未在40%P0(P0为满功率)以上工况下运行,故需对其进行必要的仿真模拟。本文根据CEFR中汽轮机组的实际模型,通过Flowmaster仿真平台建立了汽轮机组的仿真模型。利用该模型,得到了满功率运行工况下的稳态结果,该结果验证了设计参数。同时,完成了由满功率到40%P0工况下的瞬态仿真模拟,验证了汽轮机组的部分性能和运行情况。仿真结果表明,利用Flowmaster建立的仿真模型运行情况基本符合设计要求,并为实际运行提供了一定的参考价值。该模型对后续验证快堆三回路其他系统的仿真模型具有一定的参考意义。     

氦气轮机瞬态运行特性仿真研究

通过建立高温气冷堆氦气轮机各部件的集总参数数学模型,利用Matlab/Simulink(仿真软件构建仿真模型,对氦气轮机起动过程的瞬态运行特性进行了仿真研究,给出了高、低压压气机运行线以及压气机出口压力、堆芯进出口温度、涡轮功率、压气机功率、发电机功率等主要参数随堆芯功率的变化曲线.模拟计算结果表明,在氦气轮机起动过程...     

船舶饱和蒸汽轮机动态特性仿真

介绍了船舶饱和蒸汽轮机功率、转速全工况实时仿真模型。该模型基于各守恒定律和水蒸汽物性，考虑了蒸汽的可压缩性、机内实际膨胀过程和调节级变工况特性的影响。仿真结果表明该模型稳态精度高、动态趋势合理，适用于核动力装置全工况范围正常运行和异常事故运行，此模型已在一台船舶核动力装置模拟器上得到了成功的应用。     

自然循环与强迫循环转换过渡过程研究

针对自然循环和强迫循环转换的过渡过程问题,建立主冷却剂系统数学模型及中子动力学模型,利用完整的实时仿真平台,研究了船用核动力装置一回路自然循环与强迫循环相互转换的过渡过程中反应堆功率、冷却剂温度等主要系统参数的瞬态特性.计算结果表明,转换前初始反应堆功率水平对过渡过程的快速、安全及稳定有着重要的影响,较高的初始反应堆功率水平有可能导致出现瞬时高功率峰值并出现短周期现象,威胁反应堆的安全.针对过渡过程中的潜在风险,提出了在适当时机由操纵员手动调节控制棒的人为干预措施.分析结果表明,该措施可以有效地缩短过渡过程,改善过渡过程的稳定性和安全性.     

棒束子通道两流体全隐式Picard Krylov算法

为提升压水堆堆芯棒束通道热工水力计算的精度和效率，本文提出一种Picard算法和Krylov子空间算法相结合的全隐式Picard Krylov算法。利用Picard算法完成棒束子通道两流体方程组全隐式求解，并使用Krylov子空间方法提升Picard迭代计算效率。研究表明：全隐式Picard Krylov算法在压水堆子通道及棒束通道基准题稳态和瞬态计算中，数值结果与实验结果吻合较好，且相较于Picard算法稳态计算效率最高提升89.7%,瞬态计算效率最高提升20.68%。相较于传统的算符分解及Picard迭代方法，全隐式Picard Krylov算法具有良好的计算精度和效率。