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。     

排放载荷分析方法合理性论证及关键影响因素研究

在自主化三代核电厂的设计中,为了满足超压保护功能,一般会使用较为先进的先导式安全阀。先导式安全阀较以前M310电厂的阀门,具有开启时间更短等特点。三代核电厂的稳压器安全阀如果在某些情况下开启,其上游水封将会对下游排放管道造成非常大的冲击力。因此,排放载荷分析是先进的三代电厂的稳压器排放管线设计中的一个关键性技术,只有掌握了排放载荷分析方法,才能为应力计算提供可靠参考,进而对管线设计、管道支撑布置的合理性进行论证。使用RELAP5程序进行热工水力计算,对输出信息进行合理的处理可获得载荷计算结果。本文将对该分析方法的合理性进行验证,并且在此基础上,选取对载荷影响非常关键的因素,包括:阀门开启时间、水封温度、水封体积等进行研究,为载荷优化提供合理性建议。     

压紧弹簧两点接触下的吊篮法兰LOCA工况应力分析

对欧洲三代压水堆(EPR)吊篮法兰在两相失水事故(LOCA)瞬态下压紧弹簧"两点接触"状态下的载荷计算方法和EPR堆内构件吊篮法兰在LOCA工况下的受载特点进行分析。采用SYSTUS程序建模计算两相LOCA时吊篮法兰与压紧弹簧"两点接触"时的应力水平,通过与LOCA动态响应等效换算获得LOCA工况下的应力响应,并根据压水堆核岛机械设备设计和建造规范(RCC-M)的具体要求进行吊篮法兰应力评定。     

变截面通道内超音速汽液两相流升压性能计算模型的研究

利用实验数据对变截面通道内渐缩部分超音速汽液两相流压力随进水温度、进水流量和进出口水温升的变化规律进行了定量分析,得出了水喷嘴出口压力的计算方法和定量公式。以此为基础,建立了变截面通道内超音速汽液两相流升压性能的计算模型,该模型的计算结果与实验值的误差小于10％,而且具有一定的通用性研究结果对超音速汽液两相流升压技术的开发具有重要意义     

AP1000旋叶式汽-水分离器分离效率与压降的数值模拟

建立基于拉格朗日-欧拉方法的气-液两相流动的数学模型,利用商用计算流体力学软件CFX对该模型求解,数值模拟几何缩比后AP1000旋叶式汽-水分离装置内部冷态工况下气-液两相流动特性。模型中空气为连续相,其内运动的液滴视作离散相,针对液滴在流场中的运动特点,考虑液滴受到曳力、虚拟质量力、浮力和重力,并以此建立空气和液滴动量双向耦合的动力学模型。针对9个不同工况,利用CFX软件对两相流模型进行求解,得到不同直径大小的液滴在流场内的运动轨迹,进而得到分离器的分离效率和进出口总压降。结果显示:分离效率的计算值与冷态实验数据非常吻合,且压降计算值与冷态实验值变化趋势基本一致,验证所建立模型的正确性。     

湍流模型对过冷沸腾计算影响分析

采用ANSYS FLUENT14.5分析湍流模型对过冷沸腾的影响,建立多套网格,每套网格采用不同的湍流模型、壁面函数及两相湍流处理方法,将计算结果与基准实验数据进行对比,分析网格、湍流模型、壁面函数及两相湍流处理方法对计算精度的影响。通过分析发现:k-ε模型的计算精度高于k-ω模型的;Dispersed方法和Per Phase方法的计算精度相对于Mixture的无明显提升;增强壁面函数对Y+≈1的网格无法获得满意的计算结果。     

管束间多维两相瞬态流动数值模拟

提出一种用于管束间多维两相瞬态流动问题的两流体计算模型及方法。通过引入多孔介质和分布阻力的概念建立拟连续介质的两流体N-S方程,并在多维交错网格上采用全隐格式离散方程,应用强隐式算法(SIP)求解代数方程组。为验证该算法,对釜式再沸器实验进行数值模拟,计算结果与实验值符合较好,表明该算法在数值上可以克服两相不稳定性,适用于模拟管束间多维两相瞬态流动。     

线性子链法在排放源项计算中的应用

根据线性子链法原理和流出物排放源项计算模型的特点,本文建立了全面自动搜索核素链的方法,覆盖了所有核素涉及到的核素链,推导出了排放源项模型的解析表达式,将复杂的衰变链分解为数条线性链,对每一条核素链分别进行解析计算得到每个核素的核素浓度。将这一方法用于核电厂排放源项的活度计算,并将本方法求解结果与PWR-GALE的ORIGEN求解模块的结果比较,以及将最终排放源项的计算结果与国内某核电厂排放源项比较,对比表明,大部分核素浓度计算结果与ORIGEN一致,短寿命核素浓度的计算中由于ORIGEN采用长期平衡近似以及衰变链简化处理后所得结果偏于保守;本方法计算排放源项所得结果与国内某核电厂排放源项结果非常符合。本方法应用了全面自动搜索的线性子链法,自动搜索添加衰变链,并使用解析法依次对每条衰变链的每个核素进行计算,使得计算结果更加全面,结果更准确。     

含环向穿透裂纹管道LBB裂纹扩展稳定性计算程序开发

在管道LBB设计和评定中,J积分和裂纹扩展稳定性的计算过程复杂,为提高计算精度和效率,需采用改进的计算方法,并实现程序软件的计算。本文基于增强参考应力法(ERS法)的J积分计算和J积分稳定性评定图法,开发LBB裂纹扩展稳定性计算程序,此程序可计算含环向穿透裂纹管道的LBB失稳载荷和临界裂纹长度。所开发的程序实现了单纯拉伸载荷、弯曲载荷及拉弯复合非比例加载下的裂纹扩展稳定性计算,并提供了两种材料真应力-真应变关系参数的输入计算方法,拓宽了现有计算方法的局限性。通过有限元计算结果和文献中管线试验结果与程序计算结果的对比分析,验证了计算程序的准确性。     

设备闸门起吊支架的极限载荷特性研究

设备闸门起吊支架失稳发生在恒载荷和可变载荷共同作用的情况下,其极限承载力计算结果的准确性对设备闸门设计性能有重要影响。工程计算中原有不区分载荷类型直接求解特征值的计算方法导致结果过度保守。本文在原算法采用有限元分析软件ANSYS进行屈曲分析的基础上,将不应被特征值放大的载荷加以区别,将特征值作为目标函数,经优化迭代求得合理极限载荷,并在迭代过程中引入修正系数以加快收敛速度。通过非线性分析验证了改进后工程计算方法的准确性,找到了一种适用于工程计算的设备闸门起吊支架极限载荷计算方法。