PT-SCWR一维两相流系统分析程序研究与开发

论文摘要

本文对压力管式超临界水堆（PT-SCWR）的慢化剂系统回路进行建模,开发一维两相流分析程序。PT-SCWR慢化剂系统回路是非能动的两相流自然循环回路,由回路管道和换热器两部分构成。此系统在反应堆正常工况下通过自然循环带走堆芯传给慢化剂的热量:在堆芯被加热到接近饱和的重水沿回路管道向上流动,随着高度的增加压力不断减小,对应压力下的饱和温度不断减小,重水在回路中达到饱和并蒸发,形成汽液两相流。汽液两相流在回路顶部的换热器中被冷却至单相重水,并从下降管道流回堆芯,完成循环。本文采用两流体模型为基础方程沿回路流动方向建立一维模型,主要描述回路管道部分的过热沸腾现象和换热器部分的两相流冷凝现象。程序采用差分方法进行数值计算,通过实验算例进行了校正。最后利用程序对正常工况和事故工况下的慢化剂系统回路分别模拟计算,验证了系统的载热能力。计算结果也对慢化剂系统的参数改进设计有所帮助。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 压力管式超临界水堆（PT-SCWR）
• 1.3 非能动慢化剂系统
• 第2章 物理模型
• 2.1 流体模型简介
• 2.1.1 各种流体模型
• 2.1.2 两流体模型
• 2.2 物理模型的简化
• 2.2.1 回路模型的简化
• 2.2.2 换热器模型的简化
• 2.3 系统参数
• 2.4 回路物理模型
• 2.4.1 假设条件
• 2.4.2 守恒方程
• 2.4.3 结构方程
• 2.4.4 过热模型
• 2.5 换热器物理模型
• 2.5.1 假设条件
• 2.5.2 守恒方程
• 2.5.3 结构方程
• 2.5.4 传热方程
• 2.5.5 换热器几何参数计算
• 2.6 物理模型总结
• 2.7 方程组封闭性分析
• 第3章 方程离散和数值计算方法
• 3.1 离散方法
• 3.2 求解方法
• 3.2.1 方程离散的前期处理
• 3.2.2 迭代求解顺序
• 3.3 方程离散结果
• 3.3.1 回路方程离散结果（部分）
• 3.3.2 换热器方程离散结果（部分）
• 第4章 程序开发与验证
• 4.1 程序介绍
• 4.2 程序变量及函数说明
• 4.2.1 变量说明
• 4.2.2 函数说明
• 4.3 程序流程
• 4.3.1 程序模块化
• 4.3.2 程序流程图
• 4.4 程序说明
• 4.5 程序的验证
• 第5章 计算结果及分析
• 5.1 稳态结果分析
• 5.1.1 稳态运行条件和参数
• 5.1.2 回路稳态工况
• 5.1.3 换热器稳态工况
• 5.2 过热沸腾的影响因素
• 5.2.1 压力与温度的影响
• 5.2.2 流量的影响
• 5.3 瞬态结果分析
• 5.3.1 瞬态运行条件和参数
• 5.3.2 瞬态工况 1:发热功率变化
• 5.3.3 瞬态工况 2:二次侧冷却水变化
• 第6章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 程序函数列表（部分）
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果