舰用蒸汽动力系统主汽压力控制方法仿真

针对舰用蒸汽动力系统工况转换中主蒸汽压力调节过程波动幅度大、稳定耗时长等问题,提出一种PID和隐式广义预测控制复合的控制方法。建立包含增压锅炉、主汽轮机、冷凝器等设备的蒸汽动力系统仿真模型,并通过实验数据进行校验;采用PID-GPC隐式控制方式对仿真模型进行升降负荷实验。结果表明：PID-GPC隐式控制方法弥补了GPC隐式算法初次响应慢的缺陷,减小了动态变化过程中主蒸汽压力波动幅度,缩短稳定时间。     

运行条件对蒸汽发生器热工参数影响的仿真研究

以减轻蒸汽发生器破管事故及考察核电站电力升级为目的,参考大亚湾核电站蒸汽发生器的运行参数,基于分布参数法建立了核动力蒸汽发生器一维数学模型,开发了基于MATLAB的动态仿真程序,进行了改变运行条件时蒸汽发生器热工参数仿真计算。计算结果表明:与满负荷正常运行条件相比,在降低二回路运行温度或增加二回路流量时,二回路预热段变短,出口焓大幅升高;质量含汽率在降低温度时提高54%,增加流量时提高28%;一、二回路及管壁整体温度降低;一回路和内壁温降增大。该计算结果揭示了蒸汽发生器的内在传热规律,可为缓解U形管恶化及提升电力的相关操作提供一定理论依据。     

不同运行工况下蒸汽发生器热工水力稳态特性数值研究

基于相似模化理论建立了蒸汽发生器一、二回路流体及传热管流 固耦合传热的单元管三维物理模型,对大亚湾核电厂蒸汽发生器不同工况下的热工水力稳态特性进行了数值模拟研究。采用热相变模型描述二回路汽液两相流动与换热、流-固耦合模型描述一回路冷却剂借助U型管与二回路流体换热。数值计算结果表明：满负荷运行时,传热管内壁温度变化趋势与一次侧流体基本一致,外壁温度与二次侧流体温度变化趋势相同;截面平均含汽率沿传热管高度的升高呈上升趋势,出口质量含汽率与大亚湾核电厂实际运行参数相符;随负荷降低一回路出口温度基本不变,二回路出口温度升高,质量含汽率及传热系数下降,平均传热系数与Rohsenow经验关联式的计算结果基本吻合。     

管束外垂直上升汽液两相流沸腾传热特性的数值模拟

以唐琦琳的管束外垂直上升汽液两相流沸腾传热试验台为原型,进行基于CFX的管束外垂直上升汽液两相流沸腾传热特性数值模拟,得出了不同入口温度、热流密度、质量流速下管束外狭窄通道的热工水力特性。沿管束高度流体温度的模拟结果与实验结果的最大相对偏差为3.5%,从而证明了数值计算的有效性和正确性。在此基础上,探讨了汽液两相流速度分布、沸腾压降与含汽率及其影响因素。     

管壳式换热器瞬态换热性能分析

通过理论分析，分别以壳程流体、管程流体、管内外壁为研究对象，建立了管壳式换热器瞬态换热数学模型．模型中很好地解决了顺流和逆流同时存在的问题．存此基础上借助于仿真手段对管壳式换热器的瞬态换热性能进行分析，为了减小线性化方法带来的误差以及提高计算的准确度，仿真计算时所采用的数学模型未进行线性化处理，而直接采用非线性化方程进行程序编写．仿真结果与换热器实际运行数据吻合很好，说明所建立的数学模型可用于同类换热器瞬态换热性能分析．通过对换热器瞬态换热性能的分析，町清楚地了解换热器的动态换热特性，为换热器设计及控制提供理论依据．     

增压锅炉经济器结构与热力计算研究

经济器是舰用增压锅炉的重要组成部分,经济器的结构和热力计算是我国舰用增压锅炉国产化的关键技术之一.为获得适合于增压锅炉对流管束的热力计算公式,通过分析某型增压锅炉经济器的结构,应用热工基本理论探讨烟气压力升高带来的相关参数变化,结合现有非增压锅炉经济器热力计算标准,得出增压锅炉热力计算公式,应用公式对现运行的改型增压锅炉经济器进行热力计算.理论分析和计算结果表明:通过压力修正得到的热力计算公式适用于增压锅炉.     

不规则风浪影响下的船舶定航线航速优化

针对远洋船舶的航速优化问题,以48000DWT油船为研究对象,研究在给定时间窗口约束前提下,船舶在两个港口之间的固定航线上的航速优化问题。采用单航次成本减小量来衡量不同市场行情下在设计航速的基础上改变航速对船舶运营经济性的影响。建立了不规则风浪影响下,以最大成本减小量为目标函数的航速非线性优化数学与仿真模型,在验证航速优化模型的基础上,研究了不同市场行情和风浪对船舶单航次运营的最大成本减小量及其航速的影响。研究结果表明,在五种不同的市场行情下,经过航速优化后船舶单航次运营的成本减小量最大可达9.5万美元,全年成本减小量最大可达171.3万美元,显著提高船舶运营经济性,能够为海运公司提供决策支持。     

直管式直流蒸汽发生器不同运行参数下两相流压降预测

将B&W公司的直流蒸汽发生器进行简化,采用常热流边界条件进行不同运行参数下直流蒸汽发生器二次侧流动与换热过程数值模拟,并与经典摩擦压降经验关联式进行对比。结果表明：Martinelli-Nelson关联式更适用于预测蒸干发生时两相流的摩擦压降;摩擦压降随质量含汽率增加整体呈现上升趋势,蒸干发生时摩擦压降的变化率明显增大;管内气液两相流摩擦压降随质量流量和热通量增加而增大,随运行压力增大而减小。其中质量流量、运行压力对摩擦压降的影响较明显,热通量对其影响较小。     

船用增压锅炉热力计算方法有关问题分析

对船用增压锅炉热力计算中几个关键问题进行了深入的理论分析,给出了一些计算公式和计算方法,为最终确立船用增压锅炉热力计算方法奠定了一定的理论基础。应用研究成果对前苏联船用增压锅炉进行了热力计算,计算结果较好地满足锅炉性能要求。     

核动力蒸汽发生器均相流模型及其动态仿真

为明确核动力蒸汽发生器水动力特性,对蒸汽发生器进行了实时动态仿真,详细分析其内部工质的流动换热特性。在合理假设基础上,根据蒸汽发生器的热工水力过程对其进行了控制体划分,基于集总参数法建立了一维均相流动态数学模型。采用Simulink仿真模块对蒸汽发生器不同工况进行了稳态和动态仿真。稳态运行结果与实际运行参数的最大误差为3.2%,在100%负荷阶跃降至70%负荷及在100%负荷时冷却剂温度阶跃降低10%这2种情况下,动态仿真结果很好地预测了冷却剂出口温度、出口质量含汽率等参数的动态变化特性。计算结果和实际运行数据相符,表明了所建立数学模型及采用仿真方法是正确的,可为蒸汽发生器的实际运行提供理论指导。