核电站一回路主系统三维仿真模型的研究与应用

发布时间：2017-09-18 03:12

  本文关键词：核电站一回路主系统三维仿真模型的研究与应用

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【摘要】：核能作为一种绿色环保、清洁高效的能源,对优化我国能源结构和促进能源可持续发展具有十分重要的战略意义。核电经过几十年的发展,已经可在在工业上大规模推广。在我国目前核电装机比例较低的情况下,核电建设受了国家的鼎力扶持,迎来了一个新的高速发展时期,在建和拟建机组的数量不断增加。然而核电发展所面临的最为重要的问题便是安全问题,操作人员的技术水平和熟练程度是保证核电站安全的极其重要的因素。同时,核电站自建成后随着运行时间的加长,多数关键设备的老化降质也严重影响核电站的安全性和可靠性。在核电站的老化机理中,疲劳是造成核电站关键设备失效最主要的因素之一,因此核电站关键设备疲劳监测系统的开发与应用对保证核电站的安全运行和我国核电发展意义重大。本文通过Auto CAD和Inventor软件,建立基于“华龙一号”核反应堆一回路主系统的三维实体模型,可以直观地反映出一回路主系统的结构和运行状态。除此之外,本文还运用Simulation CFD软件对一回路主系统进行详细的传热、流动计算分析,并模拟一回路主系统的主要设备在额定工况运行时的速度场、压力场和温度场,仿真结果与国际上权威的RELAP5程序的计算结果对比表明,模型设计比较正确,运行参数变化趋势合理,验证三维模型的准确性和正确性；采用新型流体计算软件Simulation CFD计算一回路的重要运行参数,其计算结果对比于设定值,仿真误差在合理的范围内,表明通过基于Simulation CFD仿真平台能较准确的模拟出一回路冷却剂在额定工况下的流动与传热情况,符合本文的建模需要。核电厂疲劳关键设备的疲劳监测与评价是近年来国内外研究的热点问题。本文最后运用Simulation CFD仿真平台重点模拟了几种常见的疲劳产生机理过程,其仿真结果对认定疲劳风险区域具有一定的指导意义,为以后的核电站管道热疲劳监测的开发提供了一种可能的解决方案。
【关键词】：核电站安全 一回路 仿真 Auto CAD Simulation CFD 热疲劳
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM623
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 选题背景8-9
• 1.2 国内外核电仿真技术的研究现状和进展9-11
• 1.2.1 应用在核电领域的仿真技术类型9-10
• 1.2.2 核电仿真机的发展10
• 1.2.3 核电仿真的发展趋势10-11
• 1.3 一回路仿真在国内外的研究现状11-12
• 1.4 Auto CAD,Inventor和Simulation CFD三维仿真平台12
• 1.5 课题的意义及主要工作12-14
• 第二章 核电站一回路主系统14-25
• 2.1 “华龙一号”核电机组简介14-15
• 2.2 “华龙一号”工作原理15-17
• 2.3 “华龙一号”一回路热力系统及其主要设备17-22
• 2.3.1 一回路流程17
• 2.3.2 一回路系统功能17-18
• 2.3.3 一回路系统主要热力系统设备18-22
• 2.4 一回路辅助系统22-24
• 2.4.1 化学容积控制系统(CVS)22
• 2.4.2 安全注入系统(RIS)22-23
• 2.4.3 反应堆余热排出系统(RNS)23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 一回路主系统仿真数学模型25-37
• 3.1 压水堆一回路系统主要设备的数学模型25-33
• 3.1.1 反应堆的传热模型25-28
• 3.1.2 蒸汽发生器传热模型28-29
• 3.1.3 主泵的流动模型29-30
• 3.1.4 稳压器的数学模型30-33
• 3.2 压水堆一回路系统的流动模型33-36
• 3.2.1 大涡模拟33-34
• 3.2.2 直接模拟34
• 3.2.3 雷诺平均法34-36
• 3.2.4 湍流模型的选择36
• 3.3 本章小结36-37
• 第四章 核电站一回路主系统流动仿真37-45
• 4.1 三维建模软件37-40
• 4.1.1 Auto CAD37-38
• 4.1.2 Inventor Fusion38-39
• 4.1.3 Autodesk Simulation CFD39-40
• 4.2 一回路主系统三维实体模型的建立40-43
• 4.3 一回路主系统三维实体模型的应用43-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第五章 三维实体模型仿真实验结果分析45-54
• 5.1 仿真试验检验方法45
• 5.2 仿真工况45-46
• 5.3 一回路三维实体模型额定功率稳态仿真实验46-53
• 5.3.1 仿真实验的参数设定46-47
• 5.3.2 仿真实验的结果分析47-49
• 5.3.3 仿真结果分析及验证49-51
• 5.3.4 核电站升功率至100%(额定功率)重要参数的仿真结果51-53
• 5.4 本章小结53-54
• 第六章 核电站管道热疲劳监测应用54-66
• 6.1 概述54-57
• 6.1.1 核电站管道热疲劳概念54
• 6.1.2 国内外研究现状54-55
• 6.1.3 热疲劳产生机理55-56
• 6.1.4 热疲劳失效形式56-57
• 6.2 技术方案57-58
• 6.3 一回路三维仿真模型在核电站管道热疲劳监测上的应用58-65
• 6.4 本章小结65-66
• 第七章 结论与展望66-68
• 7.1 主要工作和结论66
• 7.2 未来的工作和展望66-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-72
• 硕士期间发表论文72

【参考文献】

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1 万青霖;王志超;段碧清;罗建;李，

本文编号：873032