闭式布雷顿循环变工况试验研究与仿真分析

依托MW级多功能闭式布雷顿循环试验平台,开展了容积法和旁通法试验研究,详细分析了相应的系统各设备节点压力、温度和流量等参数的动态关联响应。依据AspenHYSYS对试验平台建立了仿真模型,并分别对容积法和旁通法进行了仿真分析。结果表明:旁通法和容积法2种调控手段能够有效调节系统设备的工作状态,使之达到新的匹配点,进而改变整个系统的工作特性;采用容积法时,受充气条件的影响,系统响应缓慢,但压气机效率和压比基本不变;采用旁通法时,系统响应较快,但压气机效率和压比发生变化;仿真结果与试验结果一致,证明了仿真模型的可靠性,为制定闭式布雷顿循环发电系统的控制策略奠定了基础。     

混合能谱超临界水冷堆快谱区流动稳定性研究

在混合能谱超临界水冷堆中,冷却剂通过堆芯过程中跨拟临界点引起的密度等参数的剧烈变化易导致系统产生密度波振荡而不稳定,因此混合能谱超临界水冷堆的稳定性对系统的安全性至关重要。本文利用频域法研究快谱区的流动稳定性,给出在不同状态下的稳定性边界,同时对冷却剂入口流量、进出口压差和通道划分等对稳定性的影响进行了分析。结果表明：大的入口流量有利于系统的稳定;高的进出口压差对系统稳定性有利;轴向功率均匀分布较非均匀分布系统的稳定性差,可提供保守结果;热通道的功率密度越大,对系统的稳定越不利。研究结果对超临界水冷堆设计和优化有一定指导价值。     

多级轴流氦气压气机流动失稳实验研究

利用闭式循环实验台,分别使用氦气和空气工质,对多级轴流氦气压气机的流动失稳进行实验研究。实验结果表明,在不同转速下,氦气压气机的流动失稳呈现出不同的特征:在高转速下,流动失稳呈现出大尺度、高振幅、低频率的喘振特征;在低转速下,流动失稳表现为小尺度、高振幅、高频率的旋转失速特征;而在中间的过渡转速,则表现为大尺度和小尺度扰动同时出现。基于相似准则的空气工质实验所表现的流动失稳特征与氦气工质实验所表现的特征一致,且相应的B参数亦接近,说明流动失稳特征与工质无关,是压缩系统特性的表现。     

超临界二氧化碳离心压缩机性能预测模型研究

压缩机作为超临界二氧化碳（S-CO₂）动力循环的核心部件,对其开展部件级实验研究,测试压缩机及其附属设备的工作特性将至关重要;而建立精准的闭式S-CO₂压缩回路系统仿真模型是选取回路关键参数、建立系统控制策略的必要准备工作,也是保证压缩机可在测试参数下稳定运行的重要前提。本文针对测试回路中压缩机的热力学模型进行了研究,并对S-CO₂压缩机的运行性能进行了预测,基于传统压缩机一维损失模型,对比预测结果与公开文献实验数据,发现传统压缩机模型在偏离设计工况条件下存在较大误差,需要对其进行修正。本文引入流量系数,其定义为质量流量和转速的比值,以运行工况流量系数和设计工况流量系数比值作为修正因子,对传统损失模型进行修正。通过与桑迪亚国家实验室公开的实验数据对比可以发现,修正模型预测结果与实验值的变化趋势和数值大小保持一致,最大误差不超过3%,能够较好预测S-CO₂压缩机运行时的变工况特性。