自然循环动态比例分析方法研究

摘要

自然循环是指流体能够通过由热量变化形成的流体密度差来驱动流体进行流动的过程。以自然循环为关键要素的非能动安全系统对于保证三代反应堆的安全具有重要意义。限于台架规模和经济因素，通常会选择在缩小的实验台架上进行相关非能动系统的安全验证实验，而比例分析方法通过保证模型和原型关键相似准则数的一致性，为缩比实验台架能够有效模拟原型系统的现象及进程提供了理论依据。但是，国际上众多的用于安全验证的非能动实验台架均是基于稳态工况下的比例分析结果进行缩比设计，而关于自然循环瞬态过程的模化研究尚未见报道。因此，本文基于一种新的DSS动态系统比例分析理论，针对单相自然循环系统在功率阶跃变化的瞬态过程进行了比例分析，同时与经典的H2TS比例分析方法进行了对比，并利用Relap5程序对基于两种方法所得模型进行了数值验证。
　　结果表明:(1) H2TS方法及DSS方法都能有效的将单相自然循环过程比例化。两种方法除几何相似外，其他的相似准则都不同:例如运动相似、动力相似等。DSS方法可以保证与原过程具有相同的过程时间。(2)基于H2TS方法与DSS方法所得的误差曲线趋势基本相同。数值模拟的结果误差范围都在5％以内。但在初始阶段，误差的波动幅度较大，尤其是与温度有关的误差。这主要是由于输入功率的阶跃变化产生的。(3)两种方法在同种图表中表现出的差异是由非等物性模型及基于不同的比例相似准则引起的。非等物性模型会引起物性参数方面的偏差，不同的比例相似准则依据不同的理论，所以也可能会引起误差的产生，所以会引起同种图表表现出一定的差异。(4)动态比例分析方法能够评估单相自然循环系统在整体过程中的比例偏差以及影响因素，形成优化的单相自然循环动态比例分析方法及对应的相似准则数群。

目录

声明

摘要

1．1 课题背景及研究意义

1．2 比例分析方法发展现状

1．2．1 线性比例分析方法与功率-体积法

1．2．2 H2TS比例分析方法

1．2．3 Ishii比例分析方法

1．2．4 FSA方法

1．2．5 DSS方法

1．2．6 国内研究现状

1．2．7 国外研究现状

1．3 课题研究内容和关键问题

1．3．1 研究内容

1．3．2 关键问题

1．4 创新点及预期结果

第2章 数值计算理论与方法

2．1 控制方程

2．1．1 质量方程

2．1．2 动量方程

2．1．3 能量方程

2．2 RELAP5程序介绍

2．2．1 程序框架

2．2．2 RELAP5软件控制方程

2．2．3 部件模型

2．3 本章小结

第3章 自然循环数值计算敏感性分析

3．1 系统描述及建模

3．2 节点模型的建立

3．3 计算结果与分析

3．3．1 节点数目影响

3．3．2 时间步长的影响

3．3．3 波动管的影响

3．4 小结

第4章 单相自然循环比例分析

4．1 物理模型

4．2 基于H2TS法的比例分析

4．2．1 动量守恒方程

4．2．2 截面ith的能量方程

4．2．3 同种流体的相似准则

4．3 基于DSS法的比例分析

4．3．1 动量平衡方程及相似准则

4．3．2 能量方程及相似准则

4．4 结果及讨论

4．4．1 基于H2TS方法的模拟结果

4．4．2 基于DSS方法的模拟结果

4．5 小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢

作者简介