基于RELAP5-HD的中国铅基研究实验堆模拟机热工水力模型开发与分析

中国铅基研究实验堆(CLEAR-Ⅰ)是针对加速器驱动次临界装置和第4代铅冷快堆发展需求设计的能实现临界和加速器驱动次临界双模式运行的新型反应堆,具有良好的中子学与热工水力学特性,并具备固有安全性。CLEAR-Ⅰ模拟机是针对中国铅基研究实验堆开发的全物理过程仿真系统,能够实现设计方案校核、控制方案验证、运行工况仿真等功能,本文利用热工水力学仿真程序RELAP5-HD开发了其临界运行状态下的热工水力模型,包括一维模型及三维模型,并对模型进行了稳态和瞬态情况下的仿真验证。仿真结果表明,基于RELAP5-HD程序所建立的中国铅基研究实验堆热工水力模型合理可行,能进一步用于反应堆控制方案及控制策略研究。

振荡区下蒸汽冷凝过程的热工水力模型建立及验证

蒸汽射流冷凝过程具有强烈的凝结换热能力,广泛应用于先进非能动反应堆安全系统中,但该过程会产生强烈的压力振荡现象。为研究蒸汽浸没射流冷凝振荡现象的本质,从基本守恒方程式出发,建立了气泡边界层质量交换模型、气泡控制方程模型、气泡内蒸汽压力计算模型、水池中任意位置处压力计算模型等关键模型,构建了模拟水池中蒸汽气泡冷凝振荡过程的热工水力模型。运用建立的气泡半径和水池内压力的计算模型获取气泡半径和压力随时间变化的规律,并与Chun实验和Fukuda实验的实验数据进行比对,验证了模型的有效性,为后续开展冷凝振荡机理研究打下理论基础。

一体化核动力装置的热工水力特性模型及计算

介绍了一体化核动力装置的特点；建立了一套完整的数学物理模型，包括堆芯模型、基本的热工水力模型、传热学模型、计算方法模型、物性模型及辅助模型等；分析了一体化核动力装置的热工水力特性，根据模型编制了程序，经过实堆计算及ＲＥＴＲＡＮ０２ 验证，证明程序是正确、实用的；最后给出了程序的算例．

基于热工水力软件的流体状态展示的开发与应用

核电厂全范围模拟机的一回路模型,多采用基于最佳估算方法的热工水力软件进行建模,然后以纯数值的方式进行显示,使用者需通过多个位置的多个类型的数据来了解当前堆芯内冷却剂流动状态。设计了一种基于热工水力软件的、实时的、连续的、在线一回路内流体状态的画面展示方法,并结合成熟的一回路热工水力模型进行了参数可视化展示的运用。应用的效果表明,该方法能够以动画方式合理展示一回路热工水力模型的流体状态,具备较高精度,在理论培训和事故推演领域具有一定的推广应用价值。

螺旋管式直流蒸汽发生器热工水力分析模型

基于混合流模型的质量、动量和能量守恒方程,采用可移动边界法建立了压水堆螺旋管式直流蒸汽发生器的稳态和动态分析模型。模型将二次侧传热区域分为预热段、蒸发段和过热段,且考虑了缺液区传热。通过对国际革新与安全反应堆(IRIS)螺旋管式直流蒸汽发生器的模拟,对模型进行了验证。结果表明,本文所建立的稳态和动态模型合理,稳态计算结果与设计值符合良好,动态仿真符合热工水力学及其定性机理分析结果。

考虑水力工况的风机盘管系统建模方法与辨识

针对风机盘管研究中大多数模型仅考虑热力学性能,未考虑水力学性能影响这一问题,提出一种新的盘管建模方法,以提高对中央空调末端的控制性能.该方法基于基尔霍夫定律,采用电气模型模拟风机盘管系统水力学性能,通过遗传算法求解各个盘管的水流量;以水流量为输入,引入盘管内风机开度及传热系数,建立面向控制的风机盘管系统热工灰箱模型,通过最小二乘法对其参数进行辨识.实验结果表明:风机盘管系统热工水力模型能够精确地反映实际的水力工况和热交换过程,理论计算值与实际测试值误差低于6%,为风机盘管系统的有效调控打下了良好基础.

200MW低温堆余热排出系统安全分析程序研制

建立了 2 0 0MW低温供热堆余热排出系统的热工水力数学模型 ,该模型采用了一维均相模型 ,并做了漂移修正 .研制了适用于该系统的稳态及瞬态热工水力特性分析程序 ,利用该程序对该系统投入运行后的特性进行了分析计算 ,分析时热源的模拟采用了温度边界 .计算结果表明 ,2 0 0MW低温供热堆余热排出系统能够满足停堆后堆芯余热安全排出的要求 ,从投入到稳定运行的过渡过程中 ,系统中各参数的变化趋势与理论分析相符 .

新型圻流蒸汽发生器的稳态特性分析

新型直流蒸汽发生器采用双南传热的双层套管结构，一次侧的单相流体分别在内、外侧强迫流动，二次侧经过相变的流体逆向强迫流动，根据这些特点，建立了稳态热工流体模型。该模型考虑了不同运行工况的流体流动及伟热特性，因而可满足整个运行范围内的稳态分析，可为动态计算及不稳定性分析提供初始条件。计算表明，所建模型是很好的稳态分析模型，计算精度满足工程实际要求。

穿透裂纹临界泄漏率分析程序的研制与验证

建立考虑裂纹形态参数影响的周向穿透裂纹临界泄漏率的计算模型,以此为基础编制计算程序PC-Leakflow2。介绍程序的计算流程及求解方法,对影响裂纹临界泄漏率的各个输入参数进行敏感性分析,用文献中的临界泄漏率试验数据对PC-Leakflow2程序的计算结果进行验证。用PC-Leakflow2程序和经典的临界流模型对相同的例题进行计算,计算结果表明:临界泄漏率的大小受裂纹形态参数的影响较强;经典的临界流模型会显著地高估紧密裂纹的临界泄漏率。

Thermal-hydraulic modeling and analysis of hydraulic system by pseudo-bond graph

To increase the efficiency and reliability of the thermodynamics analysis of the hydraulic system, the method based on pseudo-bond graph is introduced. According to the working mechanism of hydraulic components, they can be separated into two categories: capacitive components and resistive components. Then, the thermal-hydraulic pseudo-bond graphs of capacitive C element and resistance R element were developed, based on the conservation of mass and energy. Subsequently, the connection rule for the pseudo-bond graph elements and the method to construct the complete thermal-hydraulic system model were proposed. On the basis of heat transfer analysis of a typical hydraulic circuit containing a piston pump, the lumped parameter mathematical model of the system was given. The good agreement between the simulation results and experimental data demonstrates the validity of the modeling method.

一体化压水堆堆芯动态特性仿真研究

本文建立了一体化压水堆堆芯的数学模型,包括中子动力学模型、反应性反馈模型和堆芯热工水力模型。并通过仿真对一体化压水堆和传统的分散布置压水堆的动态特性进行了比较,仿真结果表明所建立的数学模型是合理的。