止回阀水锤分析

文章分析了止回阀水锤过程,求解了阀板运动微分方程,得到阀门开度无量纲数τ(t)的计算公式。用特征线法计算了止回阀水锤压力波。结果表明,偏置止回阀的水锤压力波最大峰值仅是悬挂式止回阀水锤压力波最大峰值的1/3。增大阀板的转动惯量J、加大限位角Φ_0可以减小水锤压力波峰值并能缓和阀板的振动。分析计算与实验结果符合得较好。     

水锤载荷作用下管道变形及动态应力

采用基于流构耦合的有限元方法模拟了管道内三维水锤现象发生的过程及管壁的动态响应。在考虑流体与管道结构体相互作用的基础上,通过任意拉格朗日欧拉法(ALE)仿真分析和确定了管壁最大变形发生在距管末端约1/3管径处,最大变形滞后于水锤波到达时刻。进一步研究发现,在管壁三维动态应力中,周向应力起主要作用,并且与水锤压力波的周期具有较强的相关性。     

液态LBE介质轴流泵压力脉动特性数值研究

基于雷诺时均N-S方程和重整化群(RNG)k-ε湍流模型,研究分析了轴流泵在常温清水和液态铅-铋合金(LBE)介质下的水力性能和压力脉动特性及其分布规律。结果表明:按照常温清水介质水力设计方法及相关经验系数完成的轴流泵的水力设计方案,在LBE介质条件下,泵扬程和效率相对有所提高,随着流量增大,扬程明显增加;泵内边界层脱流现象明显减弱;泵叶轮进口监测点的压力系数脉动主频为81 Hz,与叶片转频相等,在2倍以及3倍叶频处出现次频谐波;介质粘性的差异不影响叶轮进口处的压力脉动系数幅值,介质密度即惯性力与泵叶轮进口压力脉动幅值呈线性正相关。     

非能动先进核电厂主给水管道水锤模拟计算

核电厂主给水系统用以保证蒸汽发生器的冷却,主给水管道作为其中主要的压力管道,直接向蒸汽发生器提供所需温度、压力和流量的给水。由于压力管道易发生水锤现象,研究水锤对主给水管道的影响是主给水系统设计的重要内容。本文以非能动先进核电厂主给水系统的设计为例,通过PIPENET软件对主给水管道的水锤现象进行模拟计算,分析主给水隔离阀不同的关闭形式、不同的关闭时间及主给水泵不同的关闭时间对管道内水锤的影响。结果表明,主给水隔离阀的关闭时间越缓慢、主给水泵关闭时间越长,主给水管道内的水锤压力和载荷越小。对于主给水隔离阀的关闭形式,选择行程-时间曲线为先快后慢的类型,产生的水锤压力和载荷最小。     

主给水泵再循环管道含气水锤问题诊断与治理

为解决田湾核电站3号机组主给水再循环管道出现的振动异常问题,对再循环管道应力、压力脉动以及振动测试数据进行了分析。结果表明,主给水泵出口再循环管道中残留气体诱发的启泵过程中的含气水锤是导致主泵振动异常的主要原因,通过调整输水管道最小流量阀位置可消除含气水锤,解决了再循环管道振动异常问题。     

液态铅铋与水界面碎化行为的可视化实验

在中国铅基反应堆(CLEAR)换热器管道破口(SGTR)事故工况下,二回路高压水可能会直接与一回路铅铋共晶合金(LBE)接触,导致水/蒸汽混合物的急速沸腾,甚至发生蒸汽爆炸,从而危及反应堆的安全。为研究水与熔融LBE接触界面间的沸腾传热与蒸汽爆炸现象及机理,本文通过熔融LBE/水直接接触反应实验平台,依托高速摄像机记录熔融LBE入水爆炸或碎化过程。实验分析了LBE温度(250~500℃)、水温(25~80℃)对熔融LBE碎化行为的影响。结果显示,随着熔融LBE温度或水温的升高,LBE碎化质量中位粒径呈减小趋势;当熔融LBE与水接触界面温度大于水的均相成核温度时,蒸汽爆炸现象更易发生,碎化现象更明显。     

水锤实验装置和压水堆用新型止回阀的水锤试验研究

本文介绍了我们自行设计的以轻水(去离子水)为介质的的常温不锈钢回路的水锤冲击实验装置。采用专门设计的四通转换阀及其气动操作机构,可以对核反应堆冷却剂回路在“关、停、并、转”过程中产生的倒流现象进行水锤冲击模似试验。同时,对 φ150和 φ200两种压水堆用新型无冲击止回阀进行了水锤的试验研究,得出了它们的瞬态冲击波的波形、峰值大小和波动的持续时间等动态特性。对现有水锤计算方法作了一些分析。     

基于瞬变流反问题分析的输水管道泄漏检测方法

对基于瞬变流反问题分析(ITA)的管道泄漏检测方法进行了研究.将管道泄漏检测问题转化为优化问题,建立以泄漏位置和泄漏面积为决策变量、以实测压力和计算压力的平方差之和最小为目标函数的优化模型,采用遗传算法(GA)求解,在适应度值的计算过程中,对瞬变流正问题的计算采用一维Vardy-Brown模型.通过模型试验,验证该泄漏检测方法的可行性,并对其主要影响因素进行分析.结果表明,检测结果的准确度受水锤波传播速度的影响较大.     

压水堆主回路失水事故下水锤与管道结构的相互作用分析

传统的水锤分析和管道动力响应计算是分开的,存在一定的缺陷。本文针对核电站主回路假想双端断裂时系统的受力和力矩分析这一问题,对破裂管道分充体和管道的耦合机制,引入描述流体－管道单元的１４个参数和１４个偏微分方程,利用特征线法对水锤和管道结构的相互耦合作用进行了模拟计算。计算得到了更为准确的水锤波和管道的受力和力矩,其波形和数值均与不考虑耦合作用时有所不同。这些计算结果为压水堆核电站的核安全设计和分析     

水锤引起的管道振动特性分析

水锤的冲击力常常造成管道的振动破坏,影响管道的安全使用.以一种类弹簧管道结构为研究对象,从不同载荷端输入相同的水锤冲击,来模拟阀门的开启和关闭产生的水锤影响.采用ANSYS/LS-DYNA程序,对该管道系统在水锤冲击力作用下,在空气和水中的响应情况进行了数值模拟.结果表明,系统受到水锤冲击后速度和位移响应很快衰减;从柔性端输入时,系统响应更剧烈,振动持续时间也更长,这点和以前实验观察到的结果相同.     

秦山二期RRI系统局部超压问题的研究与解决

秦山二期1、2号机组自商运以来,安全阀1/2RRI887VN/888VN一直存在由于系统管道超压而导致间歇性起跳,起跳后未能及时回座而导致系统介质泄漏的疑难问题。在项目前期已完成的分析、试验工作的基础上,本文着重对关闭EAS安喷热交换器冷却水侧气动隔离阀过程引起的安喷热交换器壳侧管线超压问题采用Flowmaster进行建模研究,给出了符合核电站现场实际可行的应对措施:适当调整延长隔离阀关闭时间,降低安全阀前的压力峰值,并在现场成功实施了改造,改造效果满意。缓解了水锤对RRI管道及专设安全设施安喷热交换器的应力冲击,提高了系统、设备运行的安全性、可靠性。值得在同类核电站RRI系统管道超压防护中推广。     

不同尺寸管道中细颗粒的沉积运动规律研究

研究不同尺寸管道中颗粒物的运动沉积情况,对于采用合理管道,以减少管道中的颗粒物具有重要价值。利用流体分析软件模拟不同尺寸管道内水介质中细颗粒物的沉积运动规律,得出管道尺寸对细颗粒物沉积运动的影响。结果表明:流体在管道中流动的过程中,壁面附近的流体流速低于管道内部流体流速,壁面附近的压力高于管道内部;流体在管道运动过程中,逐渐发展完全,压力与流速在后半段趋于稳定。在管道直径一定的情况下,颗粒物沉积率随管道长度增大而增大;在管道长度一定的情况下,颗粒物沉积率随管道直径增大而减小;当管道长度较短且管道直径较大时,颗粒物沉积现象不明显;当管道管径同时变化时,对颗粒物沉积产生综合影响,变化规律非线性。     

不同初因事件下的两相排放过程热工水力特性研究

本文针对稳压器安全阀开启后的复杂两相热工水力过程进行研究,确定不同初因事件下的稳压器安全阀两相排放特性。采用自主化系统分析程序ARSAC对稳压器安全阀的上下游进行建模分析,选取三种典型的阀门排放过程,包括稳压器安全阀误开启事故、导致一个或多个稳压器安全阀开启的主蒸汽流量完全丧失事故、以及低温超压保护条件下导致的稳压器安全阀间歇性开启的安注泵误启动事故,研究稳压器安全阀开启后水封及蒸汽（或水）排放过程中涉及的复杂两相热工水力特性,结果表明：ARSAC程序能够捕捉两相排放过程中管道内部的流型变化;水封通过下游管道会形成明显的流量峰值,且不同的上游初始条件下排放过程对于下游管道造成的流量峰值及时间特性不同。通过本文的研究可以为载荷分析、安全评价及设计优化提供指导性建议。     

液态铅铋共晶合金中纳米颗粒的热泳运动研究

采用液体中的固体颗粒热泳理论,对铅铋共晶合金(LBE)中金属纳米颗粒的热泳现象进行研究。计算LBE中不同种类纳米颗粒的热泳速度,并观察不锈钢纳米颗粒在不同流体中的热泳速度。对LBE中不同种类纳米颗粒热泳速度的计算结果表明,LBE中纳米颗粒的热泳速度随着温度梯度的增加而增加,随粒径的减小而增加;不锈钢颗粒的热泳速度要比碳纳米管颗粒低两个量级,与铜纳米颗粒的热泳速度相近。对不锈钢纳米颗粒在不同流体中热泳速度的计算结果表明,不锈钢颗粒在LBE中的热泳速度要比在水和四氟乙烷中低1个量级,比在机油和乙基乙二醇中高2个量级。     

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。     

应急堆芯冷却系统水锤隐患的分析和防范

应急堆芯冷却系统(ECC系统)是电站的专设安全系统,如果在注射过程中发生水锤,可能造成管道破裂,将严重影响到ECC系统的功能完整性,影响到堆芯的安全。根据ECC系统的功能和特点以及水锤产生的原理,对秦山第三核电厂ECC系统中存在的水锤隐患进行了分析,并提出了消除水锤隐患的建议修改方案,以防范注射过程中发生水锤。     

基于耦合程序的流体瞬变流动水锤现象分析

水锤现象严重威胁系统的安全,而设备的启闭是产生水锤现象的重要因素之一。本文针对并联双泵系统建立耦合程序,计算研究泵启动和阀门关闭时的流体瞬变水锤现象。验证过程证明了耦合程序的正确性,并将三维稳态模型计算结果与实验结果进行了对比,二者符合良好。瞬态分析中,动网格技术成功模拟阀门关闭,并获得了闭合时阀内的重要热工水力参数。通过对比泵启动耦合计算结果与传统RELAP5计算结果可知,耦合程序能正确预测水锤压力波和水锤载荷。耦合分析较一维计算能更直观地展现系统中重要设备内的流体瞬变特性。计算获得的三维瞬态特性能对阀门的设计和优化提供重要的参考。     

液态铅铋共晶合金中纳米颗粒的热泳运动研究

采用液体中的固体颗粒热泳理论,对铅铋共晶合金(LBE)中金属纳米颗粒的热泳现象进行研究。计算LBE中不同种类纳米颗粒的热泳速度,并观察不锈钢纳米颗粒在不同流体中的热泳速度。对LBE中不同种类纳米颗粒热泳速度的计算结果表明,LBE中纳米颗粒的热泳速度随着温度梯度的增加而增加,随粒径的减小而增加;不锈钢颗粒的热泳速度要比碳纳米管颗粒低两个量级,与铜纳米颗粒的热泳速度相近。对不锈钢纳米颗粒在不同流体中热泳速度的计算结果表明,不锈钢颗粒在LBE中的热泳速度要比在水和四氟乙烷中低1个量级,比在机油和乙基乙二醇中高2个量级。     

中国先进压水堆非能动余热排出系统瞬态特性研究

系统研究了中国先进压水堆非能动余热排出系统瞬态特性,共取得78组试验数据。根据试验数据分析研究了系统冷启动与热启动方式下的过渡特性、系统无注水启动方式下的过渡特性、水锤现象以及压力峰值。结果表明,应急给水箱的注水和空气冷却器里大量的过冷水都能有效缓解事故初期压力上升,系统冷启动、系统热启动方式对系统瞬态特性基本没有影响。研究了注水速度、应急给水箱水温、空气冷却器放置方式以及注水位置对水锤现象的影响。结果表明,提高应急给水箱注水温度或增加注水回路阻力可以消除水锤隐患。瞬态特性研究表明,系统冷启动与热启动都具有良好的启动特性,能够安全带走堆芯衰变余热。     

热工水力系统程序中数值水锤问题研究

基于两流体六方程的热工水力系统程序在计算蒸汽即将从控制体中消失或水即将充满控制体工况时,由于空泡份额较小的两相混合物和纯液相之间可压缩性的不连续变化以及离散动量方程的离散方法,可能会出现虚拟的压力峰值,即数值水锤现象。本文以热工水力系统分析程序RELAP5为参考对数值水锤问题的缓解方案进行了分析研究,给出了详细的检测逻辑以及修正方案,并应用于普赖尔管问题和冷凝实验工况的计算分析。结果显示,数值水锤缓解方案的启用能够缓解两流体程序中针对该类问题由于数值方法带来的压力瞬态效应,从而能够明显地降低压力峰值,避免了严重扭曲瞬态解的出现。数值水锤缓解方案减缓这一虚拟压力峰值,有利于提高程序计算的稳定性;针对该问题此方法可为同类型系统程序的开发及模型优化提供参考。