平行通道流动不稳定性研究

并联通道的不稳定性是两相流学科中的重要研究方向。本文针对强迫循环并联环隙窄缝通道系统,使用RELAP5/MOD3.4程序进行分析,研究了平行通道系统的流动不稳定特性。指出在加热通道的水力直径较小时,平行通道系统中存在管间脉动和管间流量漂移两种不稳定现象。根据水动力特性曲线的特性,分析了这两种不稳定现象的形成及发展过程,得出主要运行参数对平行通道管间流量漂移不稳定性的影响规律。     

基于RELAP5的两管平行通道流动不稳定性研究

利用RELAP5程序对垂直并联管中汽液两相流不稳定性实验装置进行了模拟,并与实验工况进行比较,结果表明：RELAP5程序的非平衡态两流体模型的计算结果与实验数据符合较好。并在此基础上研究了主要运行参数对两管平行通道管间脉动流动不稳定性的影响。结果表明：入口欠热度对管间脉动的影响并非线性关系;系统压力的增加可提高系统的稳定性并减小管间脉动的振幅;进口节流增加,系统的稳定性明显提高;入口不均匀节流时两管总的极限热负荷升高;不均匀加热时两管总的极限热负荷降低。     

双矩形通道密度波不稳定性研究

针对窄间隙矩形通道的密度波不稳定性进行了试验研究,试验采用了断面尺寸为25 mm×2 mm,加热长度为1 000 mm的双扁形矩形通道组成试验段.试验结果发现增加质量流速、入口过冷度、压力,均能增加稳定流动的范围.脉动周期随质量流速的增加而变短,随入口过冷度的增加而增加.压力对脉动周期的影响较小.以无量纲过冷度Nsub和相变数Npch比较不同长度试验段的结果,发现平行矩形通道的结果和平行直圆管的结果基本重合,长度和流道断面形状对流动不稳定性的影响较小.     

环隙窄缝通道管间脉动不稳定性分析

针对套管式直流蒸汽发生器传热管环隙窄缝通道的流动,利用RELAP5/MOD3.4程序进行计算分析,讨论了节点数目和并行通道根数对流动不稳定起始点的影响。结果表明：在利用程序进行计算前需对所分析问题的节点数目进行优化选取。根据优化结果,分析了套管式直流蒸汽发生器平行通道的流动不稳定性,得出了进出口节流、进口欠热度、系统压力、进出口段长度、不均匀节流、不均匀加热等因素对环隙窄缝多通道流动不稳定性的影响。     

强迫循环并联通道流量漂移现象研究

使用RELAP5程序对垂直并联环隙窄缝通道流量漂移现象进行研究,分析了强迫循环并联通道流量漂移现象的形成过程及其原因,研究了主要运行参数对垂直并联环隙窄缝通道流量漂移现象的影响。结果表明:增大窄缝间隙,降低入口欠热度,增大系统压力,减小热流密度,增加入口单相阻力,减小出口两相阻力均可减小通道压降-流量特性曲线的斜率,从而提高系统的稳定性,避免流量漂移现象的发生。     

加热双通道密度波流动不稳定性数值研究

密度波流动不稳定性是影响换热设备安全性和可靠性的重要因素之一,其发生机理十分复杂。本工作基于RELAP5程序对加热通道密度波脉动进行了动态计算分析,揭示了脉动期间流体密度、流量及压降等参数的变化规律,并与两种经典机理进行比较分析。结果表明：密度波脉动期间,通道内流量、密度（空泡）及压降呈周期性脉动,加热通道内轴向不同位置流量不同,进出口流量反相脉动,单向段压降和两相段压降基本反相;加热通道密度波脉动的发生与两相段流量波动传播的延迟性有着密切的关系。     

并联通道内超临界水流动不稳定性的数值模拟研究

超临界水的流动不稳定性特征研究是超临界水冷堆热工水力设计的重点,为进一步获得超临界水流动不稳定性发生的内部机理,采用系统分析程序RELAP5对已有实验本体进行建模,并基于已有超临界水不稳定性实验数据开展了计算方法的验证;系统研究了并联通道内超临界水的流动不稳定性规律,并对比研究了超临界水与亚临界水的不稳定边界。结果表明,超临界水的流动不稳定界限功率随入口温度的增加存在变化拐点;相同入口温度下,随压力上升,不稳定界限功率增加,超临界水相比亚临界气-液两相流具有更好的稳定性;无量纲准则数在超临界条件下具有适用性,超临界水不稳定性变化规律与亚临界水具有相似性。     

起伏条件下自然循环密度波不稳定性研究

以自编程序运动条件下自然循环分析程序PNCMC研究起伏条件下两相自然循环密度波不稳定性。研究表明:起伏条件下自然循环系统会发生密度波流动不稳定性现象,起伏引起的流量振荡动与密度波振荡相叠加,最终形成复杂的复合振荡;在长周期(13、23 s)起伏时流量的振荡周期与起伏周期相等,但一个起伏周期内存在多次振荡;在短周期(3 s)起伏时,复合振荡存在着2种状态,低功率时的复合振荡周期性差,表现出不可预测的在某个起伏周期内振荡的突然增强;高功率时,复合振荡表现出较好周期性;起伏条件下系统稳定边界是整体上移,而且周期越小,上移量越大。     

平行通道自然循环流动不稳定性研究

运用分相模拟对核电站一回路平行通道自然循环回路进行了数值计算。以集总参数法推导数值求解方程,采用梯度法对平行通道进行数值模拟,力求对各通道的稳定性以及通道间相互影响规律作出分析,通过对三种工况进行的数值计算,计算结果令人满意。     

并联双通道密度波不稳定性实验研究

采用两个相同的加热通道构成试验段,进行并联双通道密度波不稳定性实验研究。主要研究系统压力、质量流速和入口过冷度对流动不稳定性的影响,并给出过冷度-相变数边界。     

基于RELAP5的单通道自然循环流动不稳定性分析

针对某一自然循环实验,利用RELAP5程序对其建模,并进行数值分析,得出了该系统的流动不稳定性边界。对不同压力和不同上升段结构尺寸下的流动不稳定性边界及流量振动曲线进行了比较,分析了原因。最后,讨论了欠热沸腾对自然循环流动不稳定性的影响。研究结果可为自然循环系统的工程设计提供一定的借鉴。     

RELAP5与CFX程序耦合研究

以RELAP5与CFX程序为基础,利用并行虚拟机技术和CFX用户函数进行编程,开发了RELAP5/CFX耦合程序。在单相范围内,首先利用水平圆管喷放问题验证了程序间耦合的正确性。然后,针对双T型接管混合实验进行了模拟,相对于单独的RELAP5程序,耦合程序能更好地揭示真实的物理现象。通过后续的开发完善,耦合程序可用于反应堆安全分析中存在着显著三维混合现象的问题。     

基于RELAP5的运动条件下并联双通道流动不稳定性研究

随着船用核动力装置的广泛应用,运动条件引起的热工水力现象逐渐受到重视。反应堆堆芯内存在大量并联通道,通过在RELAP5程序的动量方程源项中添加运动条件引起的附加力,开展了倾斜、起伏及摇摆等典型单一运动条件及其耦合运动条件下的并联双通道在强迫循环下的流动不稳定性研究。对比了静止条件及不同运动条件下的不稳定性边界曲线,结果表明,强迫循环下运动条件对并联通道流动不稳定性的影响较小。相同过冷度数下,运动条件与静止条件的相变数差别在2%以下。     

RELAP5程序耦合接口的开发

以RELAP5程序为对象,研究其内部编程结构,建立了包括耦合参数输出、输入和时间步长控制的耦合接口模型,并利用并行虚拟机(PVM)技术对耦合接口进行了编程实现.两种类型的耦合测试计算表明,RELAP5耦合接口的开发足成功的,可以作为与其他程序耦合的基础.     

超临界水堆系统分析程序的改进

针对超临界水堆特殊的水物性参数和独立的慢化剂通道设计,对堆芯计算程序PARCS和热工水力程序RELAP5进行了适应性改造。使用改造后的耦合程序PARCS/RELAP5分析了美国超临界水冷参考堆,发现了慢化剂逆向流动和最高功率组件不同于最高外表面包层温度组件的现象,根据这些经验,对中国的超临界水堆分析程序的改进和研发提出了相关意见。     

基于密度锁的非能动余热排出系统设计及验证分析

提出了一种新型非能动余热排出系统设计方案,该方案以密度锁技术作为基础,采用改变压力调节回路流量,并保持循环回路内有高温工质流动的方式,建立密度锁内水力平衡关系,维持主回路和余热排出回路的隔离。以AP1000主冷却剂系统为载体,用RELAP5/MOD32程序分析了正常工况下,非能动余热排出系统的运行特性。结果表明：以密度锁内流体温度作为控制变量对调压泵转速进行调节,可逐渐建立密度锁内水力平衡关系,实现非能动余热排出系统的启动;稳态运行期间,反应堆运行参数改变时,在控制系统反馈作用下,密度锁仍能维持“封闭”状态,保证主回路和余热排出回路隔离。