本文關鍵詞：核動力船舶非能動余熱排出系統(tǒng)建模與仿真

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【摘要】：非能動安全系統(tǒng)因為其不依賴外部動力源、結構簡潔、設備數量少并且故障率低、安全性高等優(yōu)點,成為近年來核動力系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。作為重要的核安全系統(tǒng),非能動余熱排出系統(tǒng)擔負著在正常停堆與事故停堆時排出堆芯余熱的任務,它是否能正常工作直接關系到堆芯的安全。目前,非能動余熱排出系統(tǒng)已經被應用于陸地核電站,但仍未見有應用于船用核動力裝置的報道,關于應用于船用核動力裝置的非能動余熱排出系統(tǒng)動態(tài)特性的研究不多。本文以一種可用于核動力艦船的非能動余熱排出系統(tǒng)為研究對象,通過建立其動態(tài)數學模型,運用數值模擬方法,對非能動余熱排出系統(tǒng)的動態(tài)機理進行了深入的研究。論文采用了模塊化、通用化、分區(qū)集總和三回路耦合的建模方法,根據設備的內在機理劃分了控制體,建立了能合理反映非能動余熱排出系統(tǒng)中兩相流的流動和換熱特性以及三個自然循環(huán)回路耦合關系的動態(tài)數學模型,主要包括：熱工水力模型；堆芯功率模型、主泵模型、蒸汽發(fā)生器模型和余熱排出換熱器模型等設備模型；以及狀態(tài)方程、換熱關系式、流動壓降方程、物性方程等輔助計算模型。根據所建立的動態(tài)數學模型,兼顧計算精度與實時性要求,選擇合理的數值方法對模型進行了求解。在此基礎上,利用C#語言實現了非能動余熱排出系統(tǒng)仿真程序的自主研發(fā),建立了該系統(tǒng)的動態(tài)數值仿真和調試環(huán)境。仿真程序的開發(fā)采用模塊化的思想,根據計算功能和系統(tǒng)設備劃分了模塊,通過調用所需模塊實現整個系統(tǒng)的動態(tài)仿真。將本文所研發(fā)的非能動余熱排出系統(tǒng)仿真程序與RELAP5以及一些已發(fā)表的文獻進行靜態(tài)與動態(tài)對比,驗證了其正確性。在此基礎上,利用該仿真程序研究了全船斷電事故下非能動余熱排出系統(tǒng)的動態(tài)變化過程,揭示了系統(tǒng)主要參數的動態(tài)響應特性以及各參數間的動態(tài)耦合關系。結果表明非能動余熱排出系統(tǒng),能在保證一、二回路溫度和壓力不超過安全值的情況下及時排出堆芯余熱,保障反應堆運行安全；進一步地,根據船用核動力裝置的特點,研究了船體在海洋環(huán)境作用下進行加速上升、下降以及傾斜等非常規(guī)運動時非能動余熱排出系統(tǒng)的動態(tài)特性�；趫D形化仿真支撐系統(tǒng)IMAGE構建了傳統(tǒng)能動式余熱排出系統(tǒng)的動態(tài)仿真模型,研究了正常停堆工況下,能動式余熱排出系統(tǒng)投運后各主要參數的動態(tài)響應過程,分析了余熱排出系統(tǒng)的流量調節(jié)閥開度階躍擾動時,一回路冷卻劑平均溫度以及換熱器換熱功率的跟隨特性。在相同的工況下,利用非能動余熱排出系統(tǒng)仿真程序研究了系統(tǒng)投運后的動態(tài)特性,并與基于IMAGE仿真支撐系統(tǒng)得到的能動式余熱排出系統(tǒng)的仿真結果進行對比,分析了非能動與能動式系統(tǒng)動態(tài)特性的差異以及兩者應用于船用核動力系統(tǒng)時的優(yōu)劣。本研究對于核動力船舶非能動余熱排出系統(tǒng)的設計、運行以及對操作人員的培訓均具有一定的參考價值。
【關鍵詞】：核動力 非能動 余熱排出系統(tǒng) 動態(tài)特性 仿真模型
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U664.15
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 符號表9-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 課題的背景及意義11-18
• 1.1.1 系統(tǒng)概述11-13
• 1.1.2 余熱排出系統(tǒng)的應用概況13-16
• 1.1.3 余熱排出系統(tǒng)的國內外研究現狀16-18
• 1.2 本文的研究目標和思路18-19
• 1.2.1 研究目標18
• 1.2.2 研究思路18-19
• 1.3 本文的研究內容19
• 1.4 本章小結19-20
• 第二章 基本熱工水力模型20-27
• 2.1 自然循環(huán)流動20
• 2.2 單相流模型20-22
• 2.3 兩相流模型22-26
• 2.4 本章小結26-27
• 第三章 PRHR系統(tǒng)動態(tài)建模27-41
• 3.1 模型概述27-29
• 3.1.1 分區(qū)集總方法27-28
• 3.1.2 PRHR系統(tǒng)控制體劃分28-29
• 3.2 PRHR系統(tǒng)模塊化建模29-39
• 3.2.1 反應堆功率模型29-30
• 3.2.2 穩(wěn)壓器數學模型30
• 3.2.3 主泵數學模型30-31
• 3.2.4 蒸汽發(fā)生器數學模型31-35
• 3.2.5 余熱排出換熱器數學模型35-37
• 3.2.6 換熱關系式模型37-39
• 3.2.7 流動壓降模型39
• 3.3 本章小結39-41
• 第四章 PRHR系統(tǒng)動態(tài)仿真研究41-60
• 4.1 仿真實現41-44
• 4.1.1 數學模型求解41-43
• 4.1.2 基于C43-44
• 4.2 模型驗證44-49
• 4.2.1 研究對象設計44-45
• 4.2.2 靜態(tài)驗證45-46
• 4.2.3 動態(tài)驗證46-49
• 4.3 動態(tài)特性分析49-58
• 4.3.1 全船斷電事故49-52
• 4.3.2 海洋環(huán)境的影響52-54
• 4.3.3 RRA與PRHR系統(tǒng)動態(tài)特性比較54-58
• 4.4 本章小結58-60
• 第五章 結論與展望60-62
• 致謝62-63
• 參考文獻63-66
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文及其他成果66

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1 廖義香,秋穗正,郭玉君,賈斗南;200MW核供熱堆余熱排出系統(tǒng)排熱能力及其影響因素分析[J];原子能科學技術;2001年05期

2 卓文彬;黃彥平;肖澤軍;劉軍;盧姍姍;莢川;;先進堆非能動余熱排出系統(tǒng)綜合試驗研究[J];中國核科技報告;2005年02期

3 鄢炳火;李勇全;于雷;;搖擺條件下非能動余熱排出系統(tǒng)的實驗研究[J];原子能科學技術;2008年S1期

4 李勇全;鄢炳火;于雷;;搖擺條件下非能動余熱排出系統(tǒng)運行特性的試驗與理論研究[J];原子能科學技術;2010年05期

5 李勇全;鄢炳火;于雷;;搖擺條件下非能動余熱排出系統(tǒng)運行特性的試驗研究[J];原子能科學技術;2010年S1期

6 李曉偉;吳莘馨;張麗;何樹延;;模塊式高溫氣冷堆非能動余熱排出系統(tǒng)分析與研究[J];原子能科學技術;2011年07期

7 陳薇;嚴春;閻昌琪;谷海峰;;基于密度鎖的非能動余熱排出系統(tǒng)設計及驗證分析[J];原子能科學技術;2011年10期

8 武玉增;李常偉;;非能動余熱排出系統(tǒng)模化及驗證分析[J];船舶;2014年04期

9 卓文彬,黃彥平;先進堆非能動余熱排出系統(tǒng)冷熱芯位差閾值研究[J];核動力工程;2002年S1期

10 周文俊,賈寶山,俞冀陽;壓力管式反應堆非能動余熱排出系統(tǒng)方案研究[J];核技術;2003年07期

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1 鄢炳火;李勇全;于雷;;搖擺條件下非能動余熱排出系統(tǒng)的實驗研究[A];第五屆北京核學會核技術應用學術交流會論文集[C];2008年

2 劉建偉;范遂;;余熱排出系統(tǒng)控制改進設計[A];中國核學會核能動力分會2013年學術研討會論文集[C];2013年

3 于雷;鄢炳火;李勇全;;船用核動力裝置非能動余熱排出系統(tǒng)運行特性研究[A];中國核科學技術進展報告——中國核學會2009年學術年會論文集（第一卷·第3冊）[C];2009年

4 周丹;;核電站余熱排出系統(tǒng)換熱器管板的有限元計算方法[A];2010中國核電產業(yè)科技創(chuàng)新與發(fā)展論壇論文集[C];2010年

5 嚴春;閻昌琪;;用RELAP5程序對非能動余熱排出系統(tǒng)的瞬態(tài)分析[A];中國核科學技術進展報告——中國核學會2009年學術年會論文集（第一卷·第3冊）[C];2009年

6 邵世威;張志儉;;淺談潛通路分析技術在余熱排出系統(tǒng)的應用[A];中國核學會2007年學術年會論文摘要集[C];2007年

7 于雷;鄢炳火;傅晟威;;核動力裝置非能動余熱排出系統(tǒng)運行特性研究[A];中國核科學技術進展報告（第二卷）——中國核學會2011年學術年會論文集第3冊（核能動力分卷（下））[C];2011年

8 錢鴻濤;;INPRO IND5國際合作研究總結[A];中國原子能科學研究院年報 2009[C];2010年

9 楊軍;楊明;;基于GO-FLOW的余熱排出系統(tǒng)共因失效分析[A];中國核學會核能動力分會2013年學術研討會論文集[C];2013年

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1 谷海峰;密度鎖內水力特性的研究[D];哈爾濱工程大學;2009年

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1 田锃;核動力船舶非能動余熱排出系統(tǒng)建模與仿真[D];東南大學;2015年

2 嚴春;先進反應堆非能動余熱排出系統(tǒng)設計[D];哈爾濱工程大學;2010年

3 張往鎖;先進反應堆非能動余熱排出系統(tǒng)特性研究[D];哈爾濱工程大學;2012年

4 岳芷廷;核動力裝置非能動余熱排出方法研究[D];哈爾濱工程大學;2008年

5 孫曉龍;鈉冷快堆非能動余熱排出特性研究[D];哈爾濱工程大學;2013年

6 代守寶;IPWRs非能動余熱排出系統(tǒng)熱工水力特性分析[D];哈爾濱工程大學;2009年

7 錢曉明;AP1000非能動余熱排出系統(tǒng)可靠性分析及地震安全評價[D];華北電力大學;2013年

8 羅漢炎;百萬千瓦級壓水堆二次側PRHR系統(tǒng)設計及熱工計算[D];華南理工大學;2014年

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本文編號：841359