超臨界水冷反應堆(SCWR)是第四代先進反應堆中唯一的一種水冷堆,具有經(jīng)濟性、連續(xù)性等諸多綜合優(yōu)勢,是借鑒目前壓水堆、沸水堆和超臨界火電機組的設計、建造和運行經(jīng)驗,提出的一種先進水冷反應堆。選取超臨界水為冷卻介質(zhì),堆芯出口壓力25 MPa,溫度500℃。研究了超臨界水自然循環(huán)換熱對流動的作用影響,對緩解堆芯事故及第四代超臨界水冷反應堆的堆芯余熱排出系統(tǒng)的設計,具有理論和工程實踐價值。首先,進行了超臨界水自然循環(huán)流動換熱實驗。研究了超臨界水自然循環(huán)系統(tǒng),在不同的系統(tǒng)壓力條件下,對其自然循環(huán)流動換熱特性的影響。研究結(jié)果表明:超臨界自然循環(huán)流量的波動幅度,跟亞臨界自然循環(huán)流量相比較大。在超臨界水自然循環(huán)流動實驗數(shù)據(jù)信號的基礎上,通過選擇各種不同的小波基函數(shù),對實驗流量信號進行了信號去噪分析,以利于對實驗信號進行進一步的分析。然后,分析了超臨界水從擬液態(tài)區(qū)向擬汽態(tài)區(qū)過渡的過程中,其導熱系數(shù)、動力粘度、定壓比熱和膨脹系數(shù)等相關(guān)參數(shù)的變化規(guī)律特征。擬合得出了計算超臨界水擬臨界膨脹系數(shù)的計算公式。歸納了已有超臨界水在臨界區(qū)域的劃分判定模型。在此分析基礎上,完善了超臨界水的三區(qū)分析判定模型,得到了新的超臨界水在臨界區(qū)域的判定劃分數(shù)據(jù)。并由此擬合得到了新的超臨界水分區(qū)邊界計算關(guān)系式。其次,在已有實驗數(shù)據(jù)的基礎上建立了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的超臨界水傳熱系數(shù)和超臨界水自然循環(huán)流量的預測模型。通過該預測模型,預測并分析了管徑、流量、功率、壓力等參數(shù)的變化對超臨界水傳熱系數(shù)的影響情況。得到了在不同管徑、高度差和入口溫度條件下自然循環(huán)流動不穩(wěn)定性起始點的三維分布云圖。同時分析了已有傳熱惡化點功率計算公式的適用情況及誤差分布情況。并對傳熱惡化點功率的計算公式進行了優(yōu)化和改進,新建立起來的超臨界水傳熱惡化點功率計算模型,綜合考慮了流量、管徑、壓力和入口溫度的影響,具有較小的平均相對偏差和平均絕對偏差。再次,運用數(shù)值分析軟件,對加熱功率在均勻分布和不均勻分布條件下超臨界水自然循環(huán)的流動換熱進行了模擬研究分析。當加熱功率分布特征分別為均勻加熱、功率遞增、功率遞減和正弦型分布時,分析了在不同的加熱功率分布條件下時,其不同的換熱條件對自然循環(huán)流量影響的變化特點。最后,對超臨界水中含有細顆粒物時,其在管道中運動沉積的規(guī)律情況進行了模擬計算研究。研究了加熱功率、入口溫度、入口速度、平均顆粒直徑、不同管道間加熱的不對稱度等參數(shù)對超臨界水中細顆粒的影響變化情況。研究結(jié)果表明:隨著入口溫度的升高,顆粒物沉積濃度的峰值逐漸向管道入口段靠近;隨著入口流速的升高,顆粒物濃度沿管道方向分布的峰值逐步向管道出口部分移動;管道的加熱作用,對于顆粒物的濃度降低和沉積具有一定的抑制作用。綜上所述,將不同研究方法計算得到的結(jié)果進行了對比分析和驗證。得出在超臨界自然循環(huán)系統(tǒng)中壓力突然變化之后,流動穩(wěn)定性的轉(zhuǎn)變特征。得出在超臨界壓力下,當管道受到熱阻力和熱繞流作用影響之后,流體中所經(jīng)歷的熱加速驅(qū)動和熱阻力驅(qū)動等不同階段的變化特征。同時得到了超臨界水中細顆粒物質(zhì)受熱后,在管道的后段部分會受到顆粒物再移除作用的運動沉積機理影響。
【學位單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：博士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TL421
【部分圖文】：

關(guān)的數(shù)值模擬仿真計算分析，進行實驗數(shù)據(jù)跟數(shù)值模擬數(shù)據(jù)的驗證，然后進行仿??真模擬計算結(jié)果的數(shù)據(jù)分析和理論提煉。論文的研究方法結(jié)果適用于當壓力超過??２２．１ＭＰａ之后的超臨界狀態(tài)的水。總體的研究方法關(guān)系框圖如圖１－１所示。??實驗研宄法?文獻調(diào)研法調(diào)研相關(guān)??．Ｉ?，?計．⑶??｜｜?｜?一廣??開展ｉ驗調(diào)說目關(guān)－驗ｉＩＥ丨模型ｆｉｔ化法??實驗數(shù)據(jù)’??驗證??神經(jīng)＾絡?數(shù)值模擬法??圖１－１研宄方法關(guān)系框圖??Ｆｉｇ．?１－１?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｍｅｔｈｏｄ?ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｄｉａｇｒａｍ??所研究的主要內(nèi)容如下：??（１）確定超臨界水相關(guān)研宄對象，建立實驗裝置分析模型??１６??

關(guān)的數(shù)值模擬仿真計算分析，進行實驗數(shù)據(jù)跟數(shù)值模擬數(shù)據(jù)的驗證，然后進行仿??真模擬計算結(jié)果的數(shù)據(jù)分析和理論提煉。論文的研究方法結(jié)果適用于當壓力超過??２２．１ＭＰａ之后的超臨界狀態(tài)的水。總體的研究方法關(guān)系框圖如圖１－１所示。??實驗研宄法?文獻調(diào)研法調(diào)研相關(guān)??．Ｉ?，?計．⑶??｜｜?｜?一廣??開展ｉ驗調(diào)說目關(guān)－驗ｉＩＥ丨模型ｆｉｔ化法??實驗數(shù)據(jù)’??驗證??神經(jīng)＾絡?數(shù)值模擬法??圖１－１研宄方法關(guān)系框圖??Ｆｉｇ．?１－１?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｍｅｔｈｏｄ?ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｄｉａｇｒａｍ??所研究的主要內(nèi)容如下：??（１）確定超臨界水相關(guān)研宄對象，建立實驗裝置分析模型??１６??

超臨界水中受到流動的影響情況。在管道中流動的介質(zhì)為超臨界壓力水，為了研究的可行性，對固態(tài)顆粒物進行了相應的簡化假設，所以物選擇兩種典型的不同金屬顆粒物進行相關(guān)研宄。該兩種金屬顆粒物數(shù)信息如表２－１所示。??表２－１金屬顆粒物物性參數(shù)信息??Ｔａｂｌｅ?２－１?Ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ?ｏｆ?ｍｅｔａｌ?ｐａｒｔｉｃｌｅｓ稱?摩爾質(zhì)量?ｉｉ?比熱容?熱導率?顆粒尺寸?體積ｋｇ／ｋｍｏｌ?ｋｇ／ｍ３?Ｊ／ｋｇ．Ｋ?Ｗ／ｍ－Ｋ?｜ａｍ?％??鐵?５５．８５?７８５４?４３４?６０．５?５．０，７．５，１０．０，１２．５?１，２，ｆｎ?２６．９８?２７０２?９０３?２３７?５．０，７．５，１０．０，１２．５?１，２，裝置對象??．１實驗裝置??在進行超臨界水自然循環(huán)回路的實驗研宄時，所在研究團隊［１４２］搭建的水自然循環(huán)實驗裝置如圖２－２所示。??
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李紅延;周云龍;田峰;李松;孫天寶;;一種新的小波自適應閾值函數(shù)振動信號去噪算法[J];儀器儀表學報;2015年10期

2 朱建軍;章浙濤;匡翠林;潘家寶;;一種可靠的小波去噪質(zhì)量評價指標[J];武漢大學學報(信息科學版);2015年05期

3 蔣薇薇;魯昌華;張玉鈞;汪濟洲;肖明霞;;基于提升小波改進閾值的光譜信號去噪研究[J];電子測量與儀器學報;2014年12期

4 李舟航;張大龍;吳玉新;呂俊復;劉青;;垂直上升光管內(nèi)超臨界水的傳熱惡化分析和判據(jù)[J];中國電機工程學報;2014年35期

5 吳光文;王昌明;包建東;陳勇;胡揚坡;;基于自適應閾值函數(shù)的小波閾值去噪方法[J];電子與信息學報;2014年06期

6 周濤;琚忠云;張蕾;李精精;盛程;肖澤軍;;矩形窄通道內(nèi)臨界熱流密度的小波分析研究[J];核科學與工程;2014年02期

7 周濤;李精精;琚忠云;黃彥平;肖澤軍;;非能動自然循環(huán)技術(shù)的發(fā)展與研究[J];核安全;2013年03期

8 王飛;楊玨;顧漢洋;趙萌;李虹波;盧冬華;;垂直管內(nèi)超臨界水傳熱實驗研究[J];原子能科學技術(shù);2013年06期

9 曹攀;喻宏;徐李;胡赟;楊曉燕;陳儀煜;;快堆燃料組件內(nèi)精細功率分布的計算[J];原子能科學技術(shù);2013年S1期

10 盛程;周濤;張蕾;肖澤軍;黃彥平;;窄矩形通道自然循環(huán)流動停滯與臨界熱流密度研究[J];核科學與工程;2013年01期

相關(guān)博士學位論文 前2條

1 李精精;超臨界水自然循環(huán)流動及換熱特性研究[D];華北電力大學;2015年

2 陳娟;超臨界水堆核熱耦合及系統(tǒng)安全特性研究[D];華北電力大學;2013年

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 林達平;不同相水介質(zhì)中細顆粒運動特性研究[D];華北電力大學;2015年

本文編號：2863560