矩形回路内超临界水稳态自然循环特性数值分析

采用计算流体力学(CFD)方法对简单矩形回路内的稳态自然循环进行数值模拟研究,并对超临界条件下的重力压降计算方法进行评估分析。结果表明,稳态自然循环流量随加热功率的变化,加热段出口流体温度在拟临界点附近时出现最大值,该最大值随加热段入口流体温度的增加而减小;加热段的温度整体上升并向拟临界区移动时,加热段进出口间的密度差、速度差趋于增加,而压降趋于减小。重力压降计算方法评估表明,Ornatskiy与Razumovskiy所推荐的公式在计算较长管道(2 m)内重力压降时结果偏小,最大偏差接近-30%,辛普森公式可以较好地计算较长管道内的重力压降,可用于处理实验数据。     

一维单相自然循环流量稳态解的型式及实验验证

针对闭合回路一维单相自然循环的特点,对回路流动的基本方程进行简化,得出稳态自然循环流量Ｇｓｔ与加热功率Ｑ的１／（ｍ ＋ １）次方成正比。用以水和氟立昂为工质的自然循环实验装置在不同运行工况下实验得到的结果表明,特征值ｍ 不是常数,它随回路结构、工质及运行工况变化,主要由回路结构及工质决定。     

基于析因分析的超临界水自然循环流动稳定性研究

超临界水自然循环流动稳定性的研究对反应堆安全有重要意义。通过析因分析方法,分析不同因素及其因素间交互作用对自然循环流动稳定边界的影响。研究发现:对于流动稳定性,效应C(入口阻力系数)影响所占的百分比贡献率最大,约70.89%;其次是效应AB(加热段长度和入口温度交互作用)的影响,其百分比贡献率占到13.26%;之后是效应A(加热段长度)的影响,其百分比贡献率为12.32%。在对脉动周期的影响中,效应A(加热段长度)的百分比贡献率最大,为68.47%;其次为效应C的影响,其百分比贡献率为24.04%。其他因素及其之间的交互作用效应对稳态流量和脉动周期的影响可以忽略不计。     

超临界水自然循环流量信号降噪分析

当自然循环流量的时间序列信号存在噪声时,在计算分析时可能产生错误结论。为了避免错误的产生,在超临界水自然循环流动实验数据信号的基础上,通过选择各种不同的小波基函数,对实验流量信号进行信号去噪分析。通过指标计算对比分析,结果表明,经Dmey小波基函数变换后的自然循环流量去噪信号值,其标准偏差和均方根误差（RMSE）最小、相关系数最大、信噪比较高。因此,Dmey小波基函数适用于超临界水自然循环流量实验数据的信号降噪分析处理。      

闭合回路单相自然循环稳态特性研究

针对闭合回路单相自然循环的特点,对回路流动的基本方程进行简化,得出稳态自然循环流量Ｇｓｔ与热功率Ｑ的１／（ｍ＋１）次方成正比,原流体进出口温差△Ｔｓｔ与加热功率Ｑ之间的ｍ／（ｍ＋１）次方成正比。     

超临界流体的自然循环传热与流动稳定性研究

威斯康星麦迪逊大学(UW)建立了一个超临界水(SCW)环路，阿贡国家实验室(ANL)建立了一个超临界CO2(SCCO2)环路。运用实验，理论和数值分析方法来研究超临界流体的自然循环传热和流动稳定性行为。这里给出了环路的设计细节，找到了UW环路垂直和水平加热区的初步传热系数发展了一种数值运算法则，用来设计设备、计算传热和研究可能存在的自然循环不稳定性。     

稳态自然循环特性计算分析

在高温高压立式回路实验研究的基础上,利用RETRAN02 程序进行了稳态自然循环特性的验证性计算,计算结果与实验数据符合较好;利用该计算模型对某些参数作了敏感性研究,拓展了实验研究内容,加深了对系统自然循环特性的认识。     

矩形回路内超临界二氧化碳自然循环实验研究

为认识超临界二氧化碳自然循环基本特性,开展超临界二氧化碳在简单矩形回路内自然循环特性的实验研究,研究系统压力和冷热段流体温差对自然循环流量的影响,分析回路结构对自然循环特性的影响。结果表明:循环流量存在峰值;峰值点前,随加热功率增加流量快速上升,峰值点后流量变化平缓;在本试验参数条件下未观测到流动不稳定现象;压力对循环流量影响与亚临界自然循环类似,压力越高循环流量峰值越大,回路冷热段温差对循环流量影响较大;加热段出口流体温度接近拟临界温度时,很小的回路温差变化即可引起循环流量较大变化;加热段布置方式对超临界二氧化碳自然循环流量变化特性影响较大,对回路稳定性的影响需要进一步进行实验验证。     

HRTL-5自然循环稳态特性

基于一维两相四方程漂移流模型,采用数值模拟的方法对5MW低温核供热堆热工水力模拟回路（HRTL-5）的自然循环稳态特性进行模拟,分析了HRTL-5自然循环流量特性及其参数效应。结果表明：1)漂移流模型比均相流模型更适用于HRTL-5;2)当系统压力为1.5MPa时,系统自然循环流量随加热热流密度的升高而增加;3)当系统压力为0.5MPa时,系统自然循环流量随加热热流密度的升高先增加后减小;4)自然循环流量随加热段入口欠热度的升高而减小;5)当加热热流密度较低时,〖JP3〗系统自然循环流量随压力的升高而减小,当加热热流密度较高时,系统自然循环流量随压力的变化呈现复杂状况。     

摇摆流动不稳定性的遗传算法优化神经网络预测

摇摆工况下自然循环系统的流动不稳定性现象对船用核动力系统的安全性有着显著影响。结合神经网络和遗传算法,对复杂不稳定性行为的预测进行了优化。采用小数据量法计算了流量时间序列的最大Lyapunov指数,得到了时间序列的最大可预测时间。应用单隐层BP神经网络对流量变化进行了多步滚动预测,在步数较少时预测结果与实验结果符合较好。但由于BP神经网络存在陷入局部最优解的问题,为此采用遗传算法对神经网络的初始阈值和权值进行优化,从而改善了BP神经网络的非线性预测性能。本文结果为流动不稳定性的实时预测提供了一种易于实际应用且准确度较高的途径。     

超临界压力水循环系统非线性水动力特性研究

建立超临界压力下自然与强制水循环回路的统一水动力模型,结合超临界压力下特殊的物性变化、非线性动量传输与系统耦合特征,采用基于延拓的非线性数值方法,系统比较研究了超临界压力下自然与强制循环水系统的复杂水动力特性,揭示了超临界压力下自然与强制循环系统独特的非单调的流量-加热功率关系及其机制与特点.分析了系统传热特性,并讨论了加热段入口温度、局部阻力对自然和强制循环水动力特性和系统传热的影响规律.     

人工神经网络在预测流动沸腾曲线中的应用

选用20世纪60年代以来的实验数据，应用人工神经网络分析入口欠热度、质量流速、压力等主要参数对沸腾曲线的影响。在整个传热区内，热流密度随入口欠热度的增加而增大；在过渡沸腾和膜态沸腾区，热流密度随质量流速的增加而增加；压力起重要的作用，除膜态沸腾区外，增加压力能强化传热。除泡核沸腾外，稳态和瞬态的流动沸腾曲线的差异很小。     

自然循环临界热流密度实验研究

本文介绍高压自然循环临界热流密度(CHF)实验研究。结果表明,对于稳定流动,自然循环与强迫循环CHF值几乎没有差別;不稳定流动将导致CHF降低。文中还给出了自然循环CHF工况预算模型。     

摇摆运动下单相自然循环流动特点

针对摇摆工况下单相自然循环流动的特点进行实验研究。实验结果表明,流体在摇摆作用下产生波动;波动频率与摇摆频率一致。理论分析表明,摇摆对自然循环的影响主要有两个方面,一方面摇摆引起回路空间位置的改变导致自然循环驱动压头发生变化;另一方面,摇摆引起的附加加速度使回路产生附加压降。通过建立简化模型,得出了摇摆周期、摇摆振幅和其他参数对单相自然循环流动影响的规律。     

自然循环工况非对称U型管的倒流特性研究

自然循环工况蒸汽发生器部分U型管可发生倒流。为缓解倒流,本文提出一种非对称U型管的初步设计方案,采用理论分析和数值模拟的方法对自然循环工况非对称U型管的倒流特性进行研究,建立非对称U型管流量 压降关系模型进行理论分析。针对某型核动力装置建立非对称U型管计算模型与系统分析模型,利用RELAP5/MOD32程序对不同优化方案的运行特性进行数值模拟,结果表明：增大非对称U型管的下降段与上升段的高度差,发生倒流的U型管组数减少,自然循环总流量增加。在二次侧非能动余热排出工况,非对称U型管对倒流有更为明显的缓减作用。     

自然循环条件下蒸汽发生器倒U型管流量分配特性研究

以欧洲压水堆热工实验装置（PWR PACTEL）一回路系统蒸汽发生器为研究对象,首先,基于流体一维流动模型的质量、动量和能量守恒方程建立管道进出口压降以及传热与流体流量之间的关系;其次,以遗传算法为基础开发倒U型管蒸汽发生器流量分配计算程序,采用基准实验对程序正确性和可靠性开展验证;最后,利用流量分配程序计算蒸汽发生器倒U型管管组的流量分布情况,研究管高、管长以及一/二次侧换热系数对蒸汽发生器内流量分配的影响。结果表明,所开发流量分配程序计算结果与实验吻合良好;在选定的自然循环工况下,该蒸汽发生器中长管更易发生倒流,且倒流现象呈现分布范围广、单管流量低的特点;倒U型管内正流流速与管长成反比,与管高成正比,倒流流速随着管长的增加保持不变,与管高呈反比关系;传热系数较低时,总流量与传热系数成反比关系,当传热系数高于特定值后部分管内发生倒流,总流量骤降。      

低压自然循环系统流动闪蒸过程流型研究

本文采用高速摄影和网格电导传感器对低压自然循环系统垂直上升段内闪蒸诱发的两相流流型演变开展研究。针对不同的流动状态,分别给出了稳定和不稳定两相流动条件下上升段内的流型种类。基于上升段内流体温度沿轴向的变化规律,确定流体温度沿轴向位置的转折点为闪蒸发生的起始位置。采用无量纲过冷数和闪蒸数,对低压自然循环系统的流动状态进行了划分;在入口过冷数小于12、闪蒸数介于4～5之间时,系统处于稳定的两相自然循环流动状态。