漂移流模型分析两相自然循环系统静态漂移特性的探讨

基于分岔理论及其DERPAP数值方法，运用漂移流模型分析典型两相自然循环系统的静态分岔解图，并与均相流模型的结果进行了比较。结果表明：与用均相流模型得到的解图相比，用漂移流模型得到的静态分岔解图的不稳定运行区域和输热能力限相对较小。     

自然循环流量漂移伴随动态振荡的机理分析

在 5MW核供热堆试验回路HRTL 5上观察到了一定条件下系统发生的静态流量漂移并同时伴随动态流量振荡的现象。本文在实验基础上 ,研究了流量漂移的发生、发展和向动态振荡演变的过程 ,以及欠热沸腾、冷凝、闪蒸在此过程中的作用机理。分析结果表明 :1 )自然循环流量漂移是一个长热工过程 ,动态振荡可发生在静态漂移过程中 ;2 )在流量漂移的过程中 ,先是欠热沸腾和冷凝占主导地位 ,然后渐变为闪蒸占主导地位 ,最终表现为自持振荡形式 ;3)最终的自持振荡主要表现为密度波振荡 ,又具备喷泉不稳定的特征。     

低压低干度自然循环流量漂移分析

在 5MW核供热堆全尺寸全参数模拟试验回路HRTL 5上进行的实验中 ,观察到在一定条件下系统发生静态流量漂移的同时 ,伴随动态流量振荡。本文总结了HRTL 5模拟试验回路上的实验研究结果 ,分析了低压低干度自然循环系统的特点、欠热沸腾和闪蒸的作用机理 ,较完整地描述了自然循环流量漂移的整个过程。分析结果表明 :1 )在自然循环系统中 ,欠热沸腾和闪蒸对流动稳定性具有重要作用 ;2 )自然循环流量漂移是一个长热工过程 ,动态振荡也可以发生在静态流量漂移过程中 ;3 )在静态流量漂移的发生、发展并向动态振荡转变的过程中 ,先是欠热沸腾占主导地位 ,然后逐渐转变为闪蒸占主导地位 ,最后主要表现为密度波振荡的形式。自然循环流量漂移对 5MW堆的设计、安全分析以及升级开发具有重要价值。     

采用BETHSY自然循环实验数据对CATHARE2 V1.5qR6程序的评价

采用BETHSY自然循环实验数据对CATHARE2 V1.5qR6进行了评价.结果表明CATHRE2V1.5程序能较好地预测试验装置单相自然循环条件下的热工水力现象,对单相自然循环向两相自然循环的转变以及两相自然循环向回流冷凝运行方式的转变发生时的一回路水装量预测也比较准确,但对于两相自然循环及回流冷凝运行方式下系统的一些主要热工水力参数预测欠佳.评价结果表明,与许多国际性大型热工水力分析程序一样,CATHARE2V1.5qR6程序对剧烈两相流动的预测能力仍有待改进和完善.     

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。     

低压低干度自然循环流量漂移和热虹吸现象的动态模拟

采用一维两相4方程漂移流模型编制程序,对5MW核供热堆模拟实验回路中发生的流量漂移现象进行数值模拟,同时分析热虹吸的机理,并对其进行动态模拟.结果表明,该程序可以对自然循环系统的静态不稳定性进行模拟,对流量漂移现象的模拟基本与实验相符.     

CATHARE程序的主要特征及应用

介绍了CATHARE程序的主要特征、应用范围、开发策略，简要描述了程序的基本方程、物理方程、数值解法、不确定性分析方法、并对CATHARE程序在中国核动力研究设计院空泡物理和自然循环实验室(BPNCL)的应用进行了简要描述应用结果表明，我国在利用引进的程序进行研究分析和设计计算时，对大型程序手册上描述的一些计算能力的计算精度需要进行充分的实验验证和评价，不可盲目用于工程设计。     

自然循环静态流动不稳定研究

研究了发生静态流量漂移时自然循环系统中流量和加热段进出口温度的变化规律及静态流漂移过程中发生的动态流量振荡现象。研究结果表明：在发生静肪流量漂移时,系统循环流量下降,、加热段的进口温度下降而出口温度上升;当静态流量漂移一段时间后,伴随着静态流量漂移,系统内同时发生动态流量振荡。在对现象描述的基础上,阐述了静态流量漂移发生的机理。     

窄矩形通道内低压两相自然循环流量漂移实验研究

在自然循环实验台架上进行窄矩形通道自然循环流量漂移实验研究。当加热到一定功率时,系统开始出现自然循环流量漂移,且流量漂移过程中伴随着流量振荡;整个系统的稳定性随着入口流体欠热度、压力、缝隙宽度的增加而增大。通过欠热度数、相变数等参数绘制出系统的稳定性曲线。发现窄矩形通道流量漂移存在4阶段机理,并提出窄矩形自然循环流量漂移起始功率经验关系式。     

基于DVI管失水事故试验的CATHARE程序模拟评价

采用CATHARE程序对直接注入(DVI)管失水事故(LOCA)试验进行了数值模拟。研究发现:DVI管LOCA中系统卸压、非能动安注、堆芯冷却等主要过程和物理现象得到了较好的模拟。一回路系统压力、堆芯补水箱(CMT)安注流量、安注箱(ACC)安注流量、内置换料水箱(IRWST)安注流量以及堆芯流体温度等参数的计算结果和试验数据符合较好。研究结果表明,CATHARE程序可以用于失水事故下非能动安注系统瞬态特性模拟分析。     

基于CATHARE程序的熔盐堆热工物理耦合模拟计算

针对熔盐堆燃料和慢化剂的特点,对压水反应堆热工水力计算程序CATHARE进行了适应性改造。使用改造后的程序进行熔盐堆单通道流体的物理和热工耦合计算分析。分析计算表明,改造后的CATHARE程序可以模拟反应性引入事故和流量引入事故等瞬态工况的堆芯热工物理耦合过程。     

自然循环静态特性实验研究

介绍了在自然循环整体实验装置(NCIF)上完成的自然循环静态特性实验结果。通过对3种泵路(泵及其出口节流件)阻力系数条件下的自然循环静态特性实验,获得了一回路平均温度维持不变的自然循环工况下,系统各热工水力参数随加热功率的变化规律;并对影响稳态自然循环流动的主要因素进行了分析。     

反应堆热工水力中CATHARE与TRIO_U程序耦合分析研究

采用区域覆盖的耦合方法对一维系统程序CATHARE与三维计算流体力学(CFD)程序TRIO_U进行耦合分析研究,对文中建立的简易模型进行稳态计算,通过耦合前程序误差、耦合平台误差测试,确认解析解、系统程序计算结果、TRIO_U程序计算以及单个程序均与耦合平台耦合计算结果吻合.分别对3个不同的源项区域(热源、动量源、热交换区域)进行耦合计算,并与CATHARE计算结果进行比较.研究结果表明,耦合方法可以模拟算例中所建立的整个反应堆的简易模型.     

低干度自然循环流量漂移的特征曲线图谱分析

在5MW低温核供热堆全模拟试验回路(HRTL-5)上,实验观察到了低干度自然循环条件下的流量漂移现象.通过一个考虑了加热段欠热沸腾、上升段冷凝、闪蒸等物理过程的两相流动数学模型,编制了相应的计算程序,获得了自然循环特征曲线图谱及其运行曲线,确定了自然循环分岔图和静态不稳定边界图,进而提出了通过自然循环特征曲线图谱研究流量漂移的分析方法.分析表明:特征曲线图谱方法是研究自然循环静态不稳定的有效手段.增大系统压力、减小热流密度、增加入口单相阻力、减小出口两相阻力有利于避免自然循环流量漂移的发生.     

CATHARE 2V2.5程序闪蒸模型的评估和改进

利用BETHSY喷嘴和Super-Moby-Dick（SMD）喷嘴临界流试验数据对CATHARE 2V2．5程序Rev.6.1和Rev．5两个版本中基本物理关系式模块的闪蒸模型进行了评估评估结果表明,程序计算结果与试验数据吻合较好。其中,Rev．6．1的预测结果比Rev．5的结果更精确,尤其对于SMD喷嘴试验,Rev．6．1的计算结果与试验数据十分吻合．但对于BETHSY喷嘴试验,Rev．6．1的预测值偏高然后,利用敏感性分析对闪蒸模型进行了局部改进。     

自然循环两相漂移流理论分析模型的建立

以5MW核供热堆试验回路（HRTL－5）为物理原型，从理论上推导了加热段欠热沸腾，上升段入口附近的冷凝，上升段闪蒸以及气空间压力平衡等关系式，并考虑了热力不平衡等因素的影响，建立了一个完整的四方程漂移流模型，该模型适用于分析低压低干度自然循环系统的流动问题，通过引入凝边界层，首次解决了两相流动过程中汽泡在过冷水中的冷凝问题，对汽空间则推导了压力及液位的约束方程，方程组可采用积分方法求解，并利用Rung-Kutta-Verner方法求解所得的微分方程组。     

自然循环反应堆流量分配优化研究

由于自然循环反应堆一回路产生的驱动力有限,回路循环总流量较小,因此堆芯流量分配设计与优化非常重要。合理的堆芯流量分配不仅能满足热工安全要求,还能直接提高堆芯的性能。基于以上原因,本文对自然循环反应堆流量分配优化问题进行了初步研究,对闭式并联通道,采用一维流动传热模型,建立了入口阻力系数优化初值求解模型并设计了精确解搜索算法,并耦合堆芯热工分析程序COBRA编写了相应的堆芯流量分配优化程序。选择一自然循环反应堆算例,采用该程序对堆芯寿期内的流量分配优化进行了计算和分析。结果表明,将各典型寿期节点流量分配优化得到的入口阻力优化设置方案取平均值,可获得相对整个循环寿期达到较好优化效果的入口阻力设置方案。针对取平均值这种人工设计方法难以获得全局最优解的缺点,参考现代优化计算方法,提出了一种自动实现循环寿期内流量分配最优化的方法。     

采用OMEGA非均匀加热棒束热端破口实验数据对CATHARE2V1.5qR6程序的校核

采用 OMEGA非均匀电加热棒束热端破口喷放试验数据对 CATHARE2 V1.5版本程序基本物理关系式模块的性能进行校核,检验基本物理关系式模块升级后系统程序的综合性能。从总的计算结果来看,新版程序对 OMEGA非均匀加热棒束热端破口试验的热工水力的计算比较合理,特别是对 CHF以及其前区的热工水力的计算十分可靠。由于基本物理关系式模块在升级过程中所做的模型修改与该项实验所涉及的基本物理现象关系较小,故基本物理关系式模块升级版 Revision6和次新版本 Revision5的计算结果基本一致。     

基于遗传BP神经网络的超临界水自然循环稳态流量研究

利用遗传BP神经网络建立超临界水自然循环稳态流量预测模型,采用平均影响值(MIV)的概念进行参数敏感度分析。研究结果表明,遗传BP网络可以很好的预测超临界水自然循环稳态流量值,误差落在了±10%范围内。在所选的参数范围内,入口温度增大,稳态流量减小,提高试验段高度或减小加热段长度、出入口阻力系数可以使自然循环流量增加,其重要度排序为入口温度、试验段高度、入口阻力系数、出口阻力系数、加热段长度,且入口阻力系数、出口阻力系数、加热段长度影响基本对等。