【摘要】：核動(dòng)力裝置主蒸汽系統(tǒng)(VVP)的功能是將蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的飽和蒸汽輸送至各用汽設(shè)備。在這一過(guò)程中,來(lái)自不同蒸汽發(fā)生器的蒸汽被匯集到蒸汽母管中,而后被分配到汽輪機(jī)高壓缸、汽水分離再熱器、除氧器等用汽設(shè)備中。主蒸汽系統(tǒng)由蒸汽母管,母管上游與蒸汽發(fā)生器連接的主蒸汽管道,母管下游與用汽設(shè)備連接的供汽管道及閥門組件,疏水裝置等組成。核動(dòng)力裝置二回路系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性,在很大程度上取決于系統(tǒng)蒸汽流量分配的合理性和準(zhǔn)確性。因此,在設(shè)計(jì)和驗(yàn)證過(guò)程中必須要嚴(yán)格控制系統(tǒng)內(nèi)部的流量分配。針對(duì)核動(dòng)力裝置主蒸汽系統(tǒng),傳統(tǒng)的研究方法主要包括實(shí)驗(yàn)研究、三維數(shù)值模擬以及一維系統(tǒng)仿真。實(shí)驗(yàn)研究耗費(fèi)大量的人力物力,且實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)、投入大,難以直觀展示系統(tǒng)內(nèi)部流場(chǎng)、壓力場(chǎng)的分布狀態(tài)及瞬態(tài)特性;三維數(shù)值模擬雖然部分克服了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究的弊端,但龐大的系統(tǒng)網(wǎng)格數(shù)量對(duì)計(jì)算機(jī)性能提出了過(guò)高的要求;相對(duì)于三維數(shù)值模擬,一維系統(tǒng)仿真可以顯著降低模型的復(fù)雜程度,減少仿真計(jì)算所用時(shí)間,但一維仿真模型不能模擬設(shè)備內(nèi)部流場(chǎng)分布,并且對(duì)彎管、T型管等特殊形狀管道內(nèi)流體的仿真精度較低。針對(duì)一維和三維仿真軟件各自存在的不足,一種比較有效的解決方案是采用一維/三維耦合計(jì)算。對(duì)關(guān)鍵設(shè)備,如蒸汽母管,應(yīng)用CFD軟件進(jìn)行三維數(shù)值模擬;對(duì)蒸汽系統(tǒng)其他設(shè)備管道,應(yīng)用流網(wǎng)分析軟件進(jìn)行一維仿真計(jì)算,并通過(guò)接口程序傳遞邊界數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)耦合計(jì)算。本文應(yīng)用C#語(yǔ)言編寫接口程序,實(shí)現(xiàn)三維流體計(jì)算軟件Fluent與一維流體仿真軟件Flowmaster的雙向耦合計(jì)算,研究主蒸汽系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)條件下的流場(chǎng)、壓力場(chǎng)分布及特定瞬態(tài)條件下各支管的耦合擾動(dòng)效應(yīng)。并對(duì)影響耦合計(jì)算的因素,如初場(chǎng)設(shè)置、耦合因子、支管長(zhǎng)度等進(jìn)行比較分析,以保證耦合計(jì)算準(zhǔn)確性,提高耦合計(jì)算收斂性。開發(fā)“多分支母管結(jié)構(gòu)三維模型參數(shù)化建模軟件”,實(shí)現(xiàn)多分支母管結(jié)構(gòu)三維模型參數(shù)化建模與結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分功能。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)控制變量原則研究母管長(zhǎng)度、直徑以及分支管路布置形式對(duì)蒸汽系統(tǒng)流場(chǎng)、壓力場(chǎng)的影響,總結(jié)多分支母管結(jié)構(gòu)模型優(yōu)化設(shè)計(jì)原則,為多分支母管方案設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TL353.13
【圖文】：

？逡逑圖２．１兩出口管道元件示意圖逡逑以如圖２．１所示的兩出口管道元件為例，推導(dǎo)阻抗損失的線性化系數(shù)。在常壓條件逡逑下，水可以看作不可壓縮流體，在管道橫截面積不變的情況下，流量？壓力間存在如下逡逑關(guān)系：逡逑１２逡逑

是與節(jié)點(diǎn)ｎ連接的第ｉ根管道流量；逡逑是節(jié)點(diǎn)控制體內(nèi)的流量。逡逑以圖２．２三根流體管道元件交匯與節(jié)點(diǎn)Ｐ２的流體網(wǎng)絡(luò)為例進(jìn)行分析：逡逑Ｐ２逡逑１邋ｍ２ｌ邋，邐，邋ｍ，２邐ｍ３２邋，邐，邋ｍ２３逡逑—－—ＣＺＺＺＺＺＺＺＺ３－———１邐邐Ｉ．邐］－邋－邋－）逡逑Ｐｉ邐１邐２邋ｍ４２邐２邋Ｐ３邋３逡逑３逡逑Ｐ４邋ｍ２４逡逑４逡逑圖２．２流體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖逡逑對(duì)于管道元件１有：逡逑ｍｎ邋＝邋ａ＼ｘＰｘ邋＋邐＋邋＾３邐（２－１０）逡逑ｍｉ＼邋－ａ２＼＾＼＾邋ａｎ＾２邋＋邋＾２３邐（２－１１）逡逑對(duì)于管道元件２有：逡逑ｍ３２邋＝邋ａ＼＼＾３邋＋邋ａ＼２＾２邋＋邋Ｕ＼３邋（２－１２）逡逑ｍ２３邋＝邋ａ；＾邋＋邋ａ；２Ｐ２邋＋邋ａ；｝邐（２－１３）逡逑對(duì)于管道元件３有：逡逑ｍ４２邋＝邋0ｌ｛邋Ｐ４邋＋邋ｃｉ＼２Ｐ２邋＋邋ａ３ｎ邐（２－１４）逡逑ｍ２４邋＝ａ＼＾ＰＡ－＼－邋ａ＼２Ｐ２邋＋邋ａ＼ｙ邐（２－１５）逡逑對(duì)于節(jié)點(diǎn)１－節(jié)點(diǎn)４，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，得到各節(jié)點(diǎn)質(zhì)量流量方程：逡逑節(jié)點(diǎn)ｈ逡逑ｍ２ｙ＝ａ［ｌｘＰｘ＋ａ＼１Ｐ１＋ａ＼２邐（２－１６）逡逑節(jié)點(diǎn)２：逡逑所丨２邋＋邋Ａ７７３２邋＋／Ｗ４２邋＝邋

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