超臨界水冷反應堆（SCWR）是國際上選中的六種四代堆中唯一的水冷堆,具有經(jīng)濟性、延續(xù)性及可持續(xù)性等諸多綜合優(yōu)勢,是借鑒現(xiàn)有壓水堆、沸水堆和超臨界火電的設計、建造和運行經(jīng)驗,提出的一種新的概念設計堆型。選取超臨界水作為工作介質(zhì),堆芯出口壓力25 MPa,溫度500℃。超臨界水自然循環(huán)流動及傳熱的研究,對緩解堆芯事故及第四代超臨界水堆堆芯余熱排出系統(tǒng)的設計,具有理論意義。首先,引入析因分析方法研究了不同因素對超臨界水自然循環(huán)穩(wěn)態(tài)流量和脈動周期的影響。分析結果顯示,在對穩(wěn)態(tài)流量的影響中,入口阻力系數(shù)所占的百分比貢獻率約70.89%；加熱段長度和入口溫度交互作用的百分比貢獻率為13.26%；加熱段長度的百分比貢獻率為12.32%。在對脈動周期的影響中,加熱段長度的百分比貢獻率為68.47%；入口阻力系數(shù)的百分比貢獻率為24.04%。根據(jù)分析結果,在實驗裝置設計時,可為實驗段的進出口安裝節(jié)流閥,以保證對出入口阻力系數(shù)的控制；設計實驗段的加熱器分段可調(diào),以保證加熱部分長度可調(diào)。根據(jù)析因分析結果和自主開發(fā)的超臨界水自然循環(huán)實驗裝置計算程序EFDSCW1.0,設計并搭建了超臨界水自然循環(huán)實驗臺架。同時... 

【文章來源】：華北電力大學河北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：166 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號表
第1章 緒論
    1.1 研究背景與意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 實驗裝置研究現(xiàn)狀
        1.2.2 流動不穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀
        1.2.3 傳熱惡化研究現(xiàn)狀
        1.2.4 本團隊已具備的研究基礎
    1.3 存在的問題及進一步研究方向
    1.4 論文研究方法和內(nèi)容
第2章 超臨界水自然循環(huán)實驗設計
    2.1 引言
    2.2 析因分析基本理論
        2.2.1 基本定義與原理
        2.2.2 析因設計特點
        2.2.3 析因設計計算模型
    2.3 基于析因分析方法的實驗設計
        2.3.1 研究參數(shù)
        2.3.2 計算流程
        2.3.3 計算結果
        2.3.4 實驗過程設計
    2.4 設計程序說明
        2.4.1 計算功能
        2.4.2 計算模型
    2.5 實驗裝置設計方案
        2.5.1 參數(shù)設計
        2.5.2 系統(tǒng)流程
        2.5.3 設計特征
        2.5.4 實驗段結構
    2.6 本章小結
第3章 超臨界水自然循環(huán)流動實驗裝置
    3.1 引言
    3.2 實驗裝置
        3.2.1 實驗回路
        3.2.2 預熱段及預熱器
        3.2.3 實驗段及加熱器
        3.2.4 穩(wěn)壓系統(tǒng)
        3.2.5 水處理系統(tǒng)
        3.2.6 電氣系統(tǒng)
    3.3 實驗測量系統(tǒng)
        3.3.1 流量測量系統(tǒng)
        3.3.2 溫度測量系統(tǒng)
        3.3.3 壓力及壓差測量系統(tǒng)
        3.3.4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
    3.4 實驗參數(shù)和方法
        3.4.1 實驗參數(shù)范圍
        3.4.2 實驗方法和步驟
        3.4.3 實驗安全事項
    3.5 實驗數(shù)據(jù)計算方法
        3.5.1 實驗段壁面熱流密度的計算方法
        3.5.2 壁面溫度的計算方法
        3.5.3 實驗段主流體焓值計算方法
    3.6 實驗誤差
    3.7 本章小結
第4章 超臨界水流動及傳熱特性數(shù)值模擬
    4.1 引言
    4.2 數(shù)值分析采用的計算軟件
        4.2.1 CFX軟件
        4.2.2 ICEM軟件
    4.3 計算方法
        4.3.1 幾何模型
        4.3.2 網(wǎng)格劃分
        4.3.3 邊界條件
        4.3.4 計算模型
        4.3.5 計算流程
        4.3.6 網(wǎng)格敏感性
    4.4 單通道強迫循環(huán)流動傳熱數(shù)值模擬
        4.4.1 單通道強迫循環(huán)流動不穩(wěn)定性
        4.4.2 加熱功率對傳熱的影響
        4.4.3 入口溫度對傳熱的影響
        4.4.4 入口質(zhì)量流量對傳熱的影響
    4.5 單通道自然循環(huán)流動傳熱數(shù)值模擬
        4.5.1 加熱功率對循環(huán)流量的影響
        4.5.2 入口溫度對循環(huán)流量的影響
        4.5.3 系統(tǒng)穩(wěn)定閾值判定
        4.5.4 自然循環(huán)模擬結果驗證
    4.6 雙通道強迫循環(huán)流動不穩(wěn)定性數(shù)值模擬
        4.6.1 流量隨時間變化
        4.6.2 不對稱加熱對流動不穩(wěn)定性的影響
        4.6.3 入口溫度對流動不穩(wěn)定性的影響
        4.6.4 質(zhì)量流量對流動不穩(wěn)定性的影響
        4.6.5 雙通道模擬結果驗證
    4.7 本章小結
第5章 超臨界水與兩相流自然循環(huán)流動不穩(wěn)定性比較
    5.1 引言
    5.2 兩相流自然循環(huán)流動不穩(wěn)定性
        5.2.1 兩相流實驗裝置
        5.2.2 汽液兩相流循環(huán)流量隨加熱功率變化
        5.2.3 汽液兩相流摩擦系數(shù)
        5.2.4 通道尺寸對汽液兩相流不穩(wěn)定性的影響
    5.3 超臨界水自然循環(huán)流動不穩(wěn)定性
        5.3.1 超臨界水自然循環(huán)流動隨加熱功率變化
        5.3.2 超臨界水摩擦系數(shù)
        5.3.3 通道尺寸對超臨界水不穩(wěn)定性的影響
    5.4 超臨界水與兩相流流動不穩(wěn)定性比較
        5.4.1 流動不穩(wěn)定性類型比較
        5.4.2 通道尺寸影響比較
        5.4.3 摩擦系數(shù)比較
    5.5 超臨界水流動不穩(wěn)定性機理
    5.6 本章小結
第6章 基于遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡的超臨界水與兩相流換熱計算比較
    6.1 引言
    6.2 遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡方法
        6.2.1 遺傳算法
        6.2.2 BP網(wǎng)絡算法
        6.2.3 網(wǎng)絡優(yōu)化算法
        6.2.4 基于BP網(wǎng)絡的靈敏度計算模型
    6.3 遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡方法驗證
    6.4 汽液兩相流流動換熱計算
        6.4.1 已有計算模型
        6.4.2 單因素對流動不穩(wěn)定起始點影響
        6.4.3 綜合效應對流動不穩(wěn)定起始點的影響
        6.4.4 單因素對脈動條件下CHF的影響
        6.4.5 綜合效應對脈動條件下CHF的影響
        6.4.6 不同參數(shù)的靈敏度
    6.5 超臨界水流動換熱計算
        6.5.1 已有超臨界水傳熱惡化計算模型
        6.5.2 單因素對傳熱惡化的影響
        6.5.3 綜合效應對傳熱惡化的影響
        6.5.4 不同參數(shù)的靈敏度
    6.6 超臨界水與汽液兩相流參數(shù)靈敏度比較
    6.7 本章小結
第7章 超臨界水自然循環(huán)傳熱特性
    7.1 引言
    7.2 汽液兩相流自然循環(huán)流動傳熱機理
        7.2.1 汽液兩相流自然循環(huán)換熱現(xiàn)象
        7.2.2 汽液兩相流傳熱強化
        7.2.3 汽液兩相流傳熱惡化
    7.3 超臨界水自然循環(huán)流動傳熱機理
        7.3.1 超臨界水自然循環(huán)換熱現(xiàn)象
        7.3.2 超臨界水傳熱強化機理
        7.3.3 超臨界水傳熱惡化發(fā)生機理
    7.4 超臨界水與汽液兩相流傳熱比較
    7.5 超臨界水自然循環(huán)傳熱系數(shù)模型及驗證
    7.6 本章小結
第8章 結論與展望
    8.1 主要結論
    8.2 工作展望
參考文獻
附錄Ⅰ EFDSCW1.0程序輸入輸出參數(shù)符號與意義
附錄Ⅱ 流動傳熱相關經(jīng)驗關系式
附錄Ⅲ 摩擦阻力相關經(jīng)驗關系式
攻讀博士學位期間發(fā)表的論文及其他成果
攻讀博士學位期間參加的科研工作
致謝
作者簡介


【參考文獻】：
期刊論文
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[2]APROS程序在超臨界水流動不穩(wěn)定性分析中的適用性研究[J]. 李妍,陸道綱,曾小康,劉余.  核動力工程. 2014(05)
[3]環(huán)形通道內(nèi)超臨界水的傳熱特性研究[J]. 王漢,畢勤成,楊振東,王林川,吳剛.  西安交通大學學報. 2013(09)
[4]內(nèi)螺紋管內(nèi)超臨界水的流動阻力特性試驗研究[J]. 張偉強,李會雄,張慶,雷賢良,張一帆,遲浩淼,賈敏悅.  中國電機工程學報. 2013(17)
[5]光滑方環(huán)管內(nèi)超臨界水流動與傳熱特性數(shù)值計算研究[J]. 朱海雁,閆曉,曾小康,李永亮,黃彥平,肖澤軍.  原子能科學技術. 2013(03)
[6]窄通道自然循環(huán)臨界熱流密度的非線性分析[J]. 盛程,周濤,李精精,段軍.  原子能科學技術. 2012(11)
[7]矩形回路內(nèi)超臨界水穩(wěn)態(tài)自然循環(huán)特性數(shù)值分析[J]. 呂發(fā),黃彥平,閆曉,曾小康.  核動力工程. 2012(04)
[8]超臨界水流動不穩(wěn)定類型及動態(tài)特性分析[J]. 熊挺,閆曉,黃善仿,黃彥平.  核動力工程. 2012(S1)
[9]超臨界壓力下自然循環(huán)的靜態(tài)特性[J]. 張項飛,匡波,胡尚武,都立國.  電力與能源. 2012(03)
[10]超臨界水并聯(lián)通道流動不穩(wěn)定性理論研究[J]. 馮健,田文喜,巫英偉,田曉燕,秋穗正,蘇光輝.  原子能科學技術. 2012(04)

博士論文
[1]超臨界水堆核熱耦合及系統(tǒng)安全特性研究[D]. 陳娟.華北電力大學 2013

碩士論文
[1]垂直圓管內(nèi)超臨界水的傳熱特性研究[D]. 王磊.上海交通大學 2012
[2]超臨界自然循環(huán)回路的CFD建模與分析[D]. 車樹偉.清華大學 2010



本文編號：3421702