核動(dòng)力系統(tǒng)熱工水力計(jì)算方法

隨著世界核能事業(yè)的發(fā)展，核能已成為世界能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分。我國(guó)為了優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，制定了“積極推進(jìn)核電建設(shè)”的戰(zhàn)略，堅(jiān)持“引進(jìn)、消化、吸收、再創(chuàng)新”的核電發(fā)展方針，組織并實(shí)施了“大型先進(jìn)壓水堆和高溫氣冷堆核電站”的重大專項(xiàng)。先進(jìn)核能系統(tǒng)對(duì)安全性提出了新的更高的要求。核動(dòng)力系統(tǒng)熱工水力與安全分析計(jì)算是研究其安全性的基礎(chǔ)。

圍繞核能系統(tǒng)的熱工水力與安全分析，作者及其課題組經(jīng)過(guò)20多年的科研工作，取得了一些突破性的研究進(jìn)展，已經(jīng)建立起較為完善的研究方法與理論體系。本書是在歸納、整理和總結(jié)作者多年來(lái)的研究成果的基礎(chǔ)上完成的一部學(xué)術(shù)專著。同時(shí)，為了盡可能全面地反映國(guó)際研究動(dòng)態(tài)，書中也介紹了其他研究者的成果。

本書共分9章。作者的分工如下：蘇光輝教授執(zhí)筆第1~3章、6.2節(jié)、7.1節(jié)、8.8節(jié)、9.1節(jié)和9.4節(jié)，秋穗正教授執(zhí)筆第8章和6.3節(jié)，郭玉君博士執(zhí)筆第5章（不含第5節(jié)），張金玲博士執(zhí)筆第4章（不含第8節(jié)和第10節(jié)），田文喜副教授執(zhí)筆4.8節(jié)、5.5節(jié)、6.1節(jié)、7.2節(jié)和7.3節(jié)，巫英偉副教授執(zhí)筆4.10節(jié)，現(xiàn)任哈爾濱工程大學(xué)教授的譚思超博士后執(zhí)筆9.2節(jié)和9.3節(jié)。全書由蘇光輝教授統(tǒng)稿。

本書第1~4章介紹核動(dòng)力系統(tǒng)完整的建模與數(shù)值計(jì)算。 在核反應(yīng)堆的熱工水力研究領(lǐng)域，核能系統(tǒng)的瞬態(tài)模擬一直是重點(diǎn)和難點(diǎn)。這部分工作既涉及冷卻劑瞬態(tài)的熱工水力基本模型，也包含了傳熱與流動(dòng)阻力模型，還包括了大量輔助模型的建立。這些模型既有來(lái)自純理論的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，如冷卻劑的熱工水力基本模型，也包含了相當(dāng)多的依賴于實(shí)驗(yàn)得到的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式，如對(duì)流傳熱的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式、摩擦阻力系數(shù)的選取以及輔助模型中空泡份額的確定等。除此之外，核能系統(tǒng)的瞬態(tài)計(jì)算是多個(gè)設(shè)備相耦合的計(jì)算，一個(gè)回路系統(tǒng)中就包括了堆芯、穩(wěn)壓器、蒸汽發(fā)生器和主泵以及管道等的聯(lián)合建模，再加上余熱排出等其他輔助設(shè)備，整個(gè)系統(tǒng)的建模是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜和龐大的工程。多種設(shè)備、復(fù)雜模型的聯(lián)合求解對(duì)數(shù)值計(jì)算方法也提出了很高的要求，如剛性方程和非剛性方程的同時(shí)求解問(wèn)題。因此，要進(jìn)行核能系統(tǒng)的瞬態(tài)分析程序的開發(fā)，既需要研究者在熱工水力領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論方面有深厚的功底，也需要其在數(shù)值計(jì)算方法的實(shí)現(xiàn)上具有相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)。

第5~6章以兩個(gè)專題的形式介紹了兩相流數(shù)值分析技術(shù)、熱工水力關(guān)鍵現(xiàn)象的數(shù)值模擬。兩相流數(shù)值分析技術(shù)在反應(yīng)堆的熱工設(shè)計(jì)與安全分析中日益受到重視，而且隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的提高，該數(shù)值分析技術(shù)正在飛速的發(fā)展。第5章重點(diǎn)介紹了目前廣泛應(yīng)用的兩相流數(shù)值分析技術(shù)中采用的思想、模型以及具體的數(shù)值算法，是對(duì)兩相流數(shù)值技術(shù)一個(gè)比較完整的總結(jié)。第6章中論述了熱工水力領(lǐng)域非常重要的兩相流動(dòng)不穩(wěn)定性、臨界流等現(xiàn)象的數(shù)值分析方法，作者所在課題組對(duì)這些現(xiàn)象做了深入的研究。

近年來(lái)，反應(yīng)堆的熱工水力研究領(lǐng)域出現(xiàn)了一些新的研究熱點(diǎn)和技術(shù)前沿問(wèn)題，例如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析、粒子法等新方法在核能領(lǐng)域的應(yīng)用，以及新型核動(dòng)力堆如超臨界水堆、熔鹽堆等的熱工設(shè)計(jì)與安全分析。從第7~9章可以發(fā)現(xiàn)，作者最近幾年在這些新的研究領(lǐng)域開展了大量深入的研究，并取得了相當(dāng)豐碩的研究成果。第7章中介紹的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法與小波分析在核能領(lǐng)域的應(yīng)用展現(xiàn)了其在處理數(shù)據(jù)信息時(shí)的明顯優(yōu)勢(shì)；移動(dòng)粒子半隱式（MPS）方法對(duì)動(dòng)態(tài)過(guò)程的真實(shí)模擬為數(shù)值模擬技術(shù)提供了新的強(qiáng)有力的工具。第8章的新型核動(dòng)力堆的熱工設(shè)計(jì)分析是作者所在課題組在核能最新技術(shù)領(lǐng)域長(zhǎng)期研究與積累的綜合展現(xiàn)，是本書的最大亮點(diǎn)之一。課題組對(duì)超臨界水堆、鈉冷快堆、行波堆、熔鹽堆等的熱工物理技術(shù)研究與安全分析做了大量的研究工作，已經(jīng)走在了國(guó)際的最前沿，這對(duì)中國(guó)第四代堆進(jìn)一步的設(shè)計(jì)與研發(fā)提供了重要的參考資料。

第9章系統(tǒng)地展現(xiàn)了作者所在單位關(guān)于運(yùn)動(dòng)條件下的核動(dòng)力裝置熱工水力特性的研究成果。艦船所呈現(xiàn)的繞軸運(yùn)動(dòng)或沿軸向運(yùn)動(dòng)等典型以及耦合運(yùn)動(dòng)工況會(huì)給冷卻劑流動(dòng)帶來(lái)一個(gè)附加力，這對(duì)運(yùn)動(dòng)條件下的流動(dòng)換熱特性以及流動(dòng)不穩(wěn)定性和臨界熱流密度都會(huì)帶來(lái)較復(fù)雜的影響。

本書初稿成于1997年，一直用作研究生教材。十幾年來(lái)，作者不斷改進(jìn)與完善書中相關(guān)內(nèi)容。已故的中國(guó)科學(xué)院和中國(guó)工程院院士趙仁愷先生于1999年為本書作序。時(shí)值本書正式出版之際，著名的核動(dòng)力系統(tǒng)熱工水力專家、中國(guó)工程院院士于俊崇先生又在百忙中熱情地為本書作序。

特別說(shuō)明的是，從作者所在課題組畢業(yè)的歷屆碩士和博士研究生，對(duì)本書的形成做出了貢獻(xiàn)，由于時(shí)間跨度大、人員眾多，在此不具體列出名單。在書稿排版、整理及校對(duì)等方面，巫英偉博士和張大林傅士付出了艱辛的勞動(dòng)，在此一并表示衷心的感謝。

作者們非常感謝導(dǎo)師賈斗南教授和喻真烷教授，二位導(dǎo)師為本書傾注了大量心血，使得本書順利交稿。

本書的出版得到了各方面的支持與幫助，特別是全國(guó)工程碩士專業(yè)學(xué)位教育指導(dǎo)委員會(huì)以及秘書處聯(lián)系人、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)王相綦教授的鼎力支持 ，在此一并表示衷心的感謝。

限于作者水平有限，本書難免有不足和不當(dāng)之處，熱切希望讀者和同行專家不吝賜教！

作者

2013年5月于西安交通大學(xué)

第1章冷卻劑熱工水力計(jì)算的基本模型

1.1穩(wěn)態(tài)工況下的熱工水力模型

1.1.1一維穩(wěn)態(tài)單相流動(dòng)的基本守恒方程

1.1.2一維穩(wěn)態(tài)兩相流動(dòng)的基本守恒方程

1.2瞬態(tài)工況下的熱工水力模型

1.2.1一維流動(dòng)時(shí)的基本熱工水力模型

1.2.2三維流動(dòng)時(shí)的基本熱工水力模型

參考文獻(xiàn)

第2章相關(guān)傳熱及水力學(xué)模型

2.1對(duì)流換熱模型

2.1.1單相液體對(duì)流傳熱

2.1.2欠熱沸騰區(qū)傳熱

2.1.3飽和沸騰區(qū)傳熱

2.1.4穩(wěn)定膜態(tài)沸騰區(qū)或缺液區(qū)對(duì)流傳熱

2.1.5單相蒸汽對(duì)流傳熱

2.1.6界限含汽量計(jì)算

2.1.7過(guò)渡沸騰傳熱

2.1.8作者在科研中所選公式匯總

2.1.9凝結(jié)換熱

2.1.10管外壁與空氣換熱

2.2熱傳導(dǎo)模型

2.2.1燃料元件熱傳導(dǎo)方程

2.2.2包殼導(dǎo)熱方程

2.2.3蒸汽發(fā)生器換熱管管壁導(dǎo)熱方程

2.3間隙導(dǎo)熱

2.4阻力系數(shù)

2.4.1單相摩擦阻力系數(shù)關(guān)系式

2.4.2兩相摩擦阻力系數(shù)關(guān)系式

2.4.3局部阻力系數(shù)關(guān)系式

參考文獻(xiàn)

第3章輔助模型

3.1空泡份額模型

3.1.1飽和沸騰區(qū)的空泡份額

3.1.2欠熱沸騰區(qū)的空泡份額

3.2臨界熱流密度及DNBR的計(jì)算

3.2.1qCHF計(jì)算關(guān)系式

3.2.2qCHF表

3.2.3qCHF及DNBR的計(jì)算結(jié)果比較及討論

3.2.4兩相流動(dòng)不穩(wěn)定性對(duì)qCHF的影響

3.2.5重水堆的qCHF與臨界功率比

3.2.6臨界熱流密度的機(jī)理模型

3.3堆芯中子動(dòng)力學(xué)方程

3.3.1堆芯中子動(dòng)力學(xué)方程

3.3.2反應(yīng)性反饋

參考文獻(xiàn)

第4章核動(dòng)力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)熱工計(jì)算實(shí)例

4.1概述

4.2系統(tǒng)及設(shè)備數(shù)學(xué)物理模型

4.2.1反應(yīng)堆數(shù)學(xué)物理模型

4.2.2蒸汽發(fā)生器數(shù)學(xué)物理模型

4.2.3穩(wěn)壓器數(shù)學(xué)物理模型

4.3主循環(huán)泵模型

4.3.1主循環(huán)泵及四象限特性

4.3.2主循環(huán)泵狀態(tài)選擇

4.3.3環(huán)路冷卻劑流量模型

4.4非能動(dòng)應(yīng)急堆芯余熱排出系統(tǒng)模型

4.5管道與腔室數(shù)學(xué)物理模型

4.6控制系統(tǒng)模型

4.6.1反應(yīng)堆功率控制系統(tǒng)模型

4.6.2反應(yīng)堆短周期保護(hù)

4.6.3穩(wěn)壓器控制系統(tǒng)模型

4.6.4蒸汽發(fā)生器的控制系統(tǒng)模型

4.7輔助模型

4.8仿真系統(tǒng)簡(jiǎn)介

4.9MITARS程序

4.9.1MITARS程序的編制

4.9.2MITARS程序的驗(yàn)證及應(yīng)用

4.10MITARS的后續(xù)開發(fā)

4.10.1MITARSSyTar軟件的編制

4.10.2MITARSSyTar 軟件的功能簡(jiǎn)介

4.10.3MITARSSyTar軟件的界面簡(jiǎn)介

4.11穩(wěn)態(tài)自然循環(huán)和程序MISARS

4.11.1MISARS程序的編制

4.11.2MISARS程序的應(yīng)用

參考文獻(xiàn)

第5章兩相流數(shù)值分析技術(shù)和商用程序簡(jiǎn)介

5.1兩相流基本方程的閉合

5.2數(shù)值解法簡(jiǎn)介

5.3程序的輸入、輸出要求

5.4典型的程序結(jié)構(gòu)

5.5當(dāng)前開發(fā)的有關(guān)程序簡(jiǎn)介

5.5.1TRAC程序

5.5.2RELAP5程序

5.5.3RETRAN程序

5.5.4CATHARE程序

5.5.5COBRATRAC程序

5.5.6PHOENICS程序

5.5.7嚴(yán)重事故分析程序

5.5.8TEXASⅥ蒸汽爆炸分析程序

5.5.9其他程序

參考文獻(xiàn)

第6章關(guān)鍵熱工水力現(xiàn)象的基本模型

6.1臨界流

6.1.1臨界流的定義

6.1.2單相臨界流

6.1.3兩相臨界流

6.1.4過(guò)熱蒸汽臨界流

6.2兩相流動(dòng)不穩(wěn)定性

6.2.1兩相流動(dòng)不穩(wěn)定性的分類

6.2.2兩相流動(dòng)不穩(wěn)定性的判別準(zhǔn)則

6.3超臨界條件下流動(dòng)不穩(wěn)定性

參考文獻(xiàn)

第7章新方法在反應(yīng)堆熱工水力數(shù)值模擬方面的應(yīng)用

7.1小波分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及遺傳算法的應(yīng)用

7.1.1小波分析

7.1.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

7.1.3遺傳算法

7.1.4遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

7.1.5小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

7.2粒子法及其應(yīng)用

7.2.1粒子法的提出

7.2.2移動(dòng)粒子半隱式（MPS）方法

7.2.3MPS方法的應(yīng)用舉例

7.3核動(dòng)力系統(tǒng)多尺度耦合的數(shù)值模擬計(jì)算

7.3.1多尺度模擬方法簡(jiǎn)介

7.3.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

7.3.3物理熱工耦合

7.3.4熱工水力多尺度耦合

參考文獻(xiàn)

第8章先進(jìn)反應(yīng)堆系統(tǒng)及其熱工水力分析

8.1超臨界水冷堆

8.1.1超臨界水冷堆概況

8.1.2超臨界水冷堆研究歷史及現(xiàn)狀

8.1.3超臨界水冷堆的熱工設(shè)計(jì)及安全分析

8.2鈉冷快堆

8.2.1鈉冷快堆概況

8.2.2鈉冷快堆研究歷史及現(xiàn)狀

8.2.3鈉冷快堆熱工水力分析研究

8.3熔鹽堆

8.3.1熔鹽堆概況

8.3.2熔鹽堆的研究歷史及現(xiàn)狀

8.3.3熔鹽堆堆芯物理熱工耦合及安全特性研究

8.4鉛鉍快堆

8.4.1鉛鉍快堆概況

8.4.2鉛鉍快堆研究歷史及現(xiàn)狀

8.4.3鉛鉍快堆熱工水力分析及設(shè)計(jì)

8.5行波堆

8.5.1行波堆概況

8.5.2行波堆研究歷史及現(xiàn)狀

8.5.3鈉冷行波堆熱工水力設(shè)計(jì)及安全分析

8.6球床式水冷堆

8.6.1球床式水冷堆簡(jiǎn)介

8.6.2球床式水冷堆的熱工水力模型

8.6.3球床式水冷堆熱工水力分析

8.6.4球床堆燃料堆積床CFD模擬

8.7磁約束核聚變關(guān)鍵能量轉(zhuǎn)換部件——實(shí)驗(yàn)包層

8.7.1ITER計(jì)劃和實(shí)驗(yàn)包層概況

8.7.2氦冷固態(tài)陶瓷氚增殖劑實(shí)驗(yàn)包層概念（HCSB TBM）

8.7.3液態(tài)金屬氚增殖劑實(shí)驗(yàn)包層概念（DFLLTBM）

8.7.4聚變裂變混合堆實(shí)驗(yàn)包層概念設(shè)計(jì)

8.8磁流體流動(dòng)的數(shù)值計(jì)算

8.8.1磁流體流動(dòng)的迎風(fēng)無(wú)網(wǎng)格配點(diǎn)法

8.8.2數(shù)值求解

參考文獻(xiàn)

第9章運(yùn)動(dòng)條件下核動(dòng)力裝置的熱工水力特性

9.1運(yùn)動(dòng)條件下的運(yùn)動(dòng)條件附加力

9.1.1非慣性系動(dòng)量方程[2]

9.1.2典型運(yùn)動(dòng)條件附加力模型

9.1.3耦合運(yùn)動(dòng)條件下的附加力模型

9.2繞x軸、y軸或z軸擺動(dòng)對(duì)管內(nèi)冷卻劑流動(dòng)與換熱的影響

9.2.1繞x軸、y軸或z軸擺動(dòng)對(duì)管內(nèi)冷卻劑流動(dòng)特性的影響

9.2.2繞x軸、y軸或z軸擺動(dòng)對(duì)管內(nèi)冷卻劑傳熱特性的影響

9.3運(yùn)動(dòng)條件對(duì)反應(yīng)堆系統(tǒng)熱工水力特性的影響

9.3.1繞x軸、y軸或z軸擺動(dòng)對(duì)自然循環(huán)流動(dòng)不穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)研究

9.3.2繞x軸、y軸或z軸擺動(dòng)下自然循環(huán)流動(dòng)不穩(wěn)定性的非線性分析

9.4運(yùn)動(dòng)條件下的臨界熱流密度特征

9.4.1運(yùn)動(dòng)條件下臨界熱流密度的修正

9.4.2運(yùn)動(dòng)條件下微液層蒸干機(jī)理模型

參考文獻(xiàn)

附錄A水及水蒸氣的物性

附錄B重水的物性

附錄C鈉的物性

附錄D其他材料物性

附錄E物性計(jì)算的子程序模塊

附錄FAECLUO qCHF表的數(shù)據(jù)2100433B

本書共分9章。第1～4章介紹核動(dòng)力系統(tǒng)完整的建模與數(shù)值計(jì)算。第5、6章以專題的形式介紹了兩相流數(shù)值分析技術(shù)、熱工水力關(guān)鍵現(xiàn)象的數(shù)值模擬。第7章介紹新方法在反應(yīng)堆熱工水力數(shù)值模擬方面的應(yīng)用。第8章為先進(jìn)反應(yīng)堆系統(tǒng)熱工水力分析。第9章系統(tǒng)地展現(xiàn)了作者所在單位關(guān)于運(yùn)動(dòng)條件下的核動(dòng)力裝置熱工水力特性的研究成果。

本書可作為高等院校反應(yīng)堆工程專業(yè)研究生的專業(yè)基礎(chǔ)課教材，也可供相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員參考。

陳文振等編著的《核動(dòng)力裝置熱工水力》選擇壓水堆核動(dòng)力裝置為主要討論對(duì)象，對(duì)其他相關(guān)的堆型也具有一定的借鑒意義；本書在對(duì)反應(yīng)堆熱工水力的基本概念、基本原理進(jìn)行講述的基礎(chǔ)上，對(duì)一回路重要設(shè)備的熱工水力進(jìn)行重點(diǎn)分析，并對(duì)船用核動(dòng)力裝置在海洋和機(jī)動(dòng)性條件下的流動(dòng)和換熱探索性研究的初步結(jié)果進(jìn)行了介紹。本書在內(nèi)容的安排上既考慮到學(xué)習(xí)的系統(tǒng)性和基礎(chǔ)性，又注重具體問(wèn)題的分析和解決，由淺人深，循序漸進(jìn)，既可以作為核動(dòng)力工程專業(yè)熱工水力課程的教材，又滿足相關(guān)專業(yè)對(duì)熱工水力基礎(chǔ)知識(shí)的需求。

第一章 緒論

1.1 核能與反應(yīng)堆發(fā)展概況

1.2 核反應(yīng)堆動(dòng)力裝置簡(jiǎn)介

1.2.1 壓水堆動(dòng)力裝置

1.2.2 重水堆動(dòng)力裝置

1.2.3 沸水堆動(dòng)力裝置

1.2.4 艦船核動(dòng)力裝置的特點(diǎn)

1.3 熱工水力分析的目的和任務(wù)

1.3.1 熱工水力分析的目的

1.3.2 熱工水力分析任務(wù)與方法

習(xí)題

參考文獻(xiàn)

第二章 堆芯材料和熱源分布

2.1 核燃料

2.1.1 核燃料分類

2.1.2 核燃料U02

2.2 包殼

2.2.1 包殼的作用

2.2.2 包殼材料的選擇

2.3 堆內(nèi)其他結(jié)構(gòu)

2.3.1 不銹鋼

2.3.2 鎳基合金

2.4 冷卻劑和慢化劑

2.4.1 冷卻劑和慢化劑的選擇

2.4.2 水的物性

2.4.3 水物性查表計(jì)算

2.5 堆芯熱源及其分布

2.5.1 裂變能釋放的特點(diǎn)

2.5.2 堆內(nèi)熱功率計(jì)算

2.5.3 堆芯功率分布及其影響因素

2.5.4 控制棒、慢化劑和結(jié)構(gòu)材料熱源強(qiáng)度

2.5.5 停堆后的釋熱

習(xí)題

參考文獻(xiàn)

第三章 核動(dòng)力裝置傳熱學(xué)基礎(chǔ)

3.1 導(dǎo)熱

3.1.1 導(dǎo)熱基本概念及定律

3.1.2 導(dǎo)熱微分方程

3.1.3 定解條件

3.1.4 幾種典型導(dǎo)熱問(wèn)題的解

3.2 單相對(duì)流換熱

3.2.1 對(duì)流換熱的基本概念

3.2.2 管道內(nèi)強(qiáng)迫對(duì)流換熱及換熱系數(shù)

3.2.3 管道外強(qiáng)迫對(duì)流換熱及換熱系數(shù)

3.2.4 自然對(duì)流換熱及換熱系數(shù)

3.3 沸傳熱

3.3.1 大容積沸騰

3.3.2 流動(dòng)沸騰

3.3.3 臨界熱流密度經(jīng)驗(yàn)公式

3.4 凝結(jié)傳熱

3.4.1 層流膜狀凝結(jié)

3.4.2 湍流膜狀凝結(jié)

3.4.3 膜狀凝結(jié)的影響因素

習(xí)題

參考文獻(xiàn)

第四章 反應(yīng)堆內(nèi)穩(wěn)態(tài)傳熱分析

4.1 定熱導(dǎo)率燃料元件導(dǎo)熱

4.1.1 燃料芯塊導(dǎo)熱

4.1.2 氣隙導(dǎo)熱

4.1.3 包殼導(dǎo)熱

4.1.4 包殼表面對(duì)流換熱

4.1.5 元件徑向總溫降

4.2 變熱導(dǎo)率燃料元件導(dǎo)熱

4.2.1 影響二氧化鈾熱導(dǎo)率的因素

4.2.2 二氧化鈾熱導(dǎo)率的幾個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式與比較

4.2.3 包殼與氦氣隙的熱導(dǎo)率

4.2.4 燃料芯塊積分熱導(dǎo)率

4.3 燃料元件與冷卻劑溫度場(chǎng)

4.3.1 冷卻劑輸熱方程

4.3.2 冷卻劑軸向溫度場(chǎng)

4.3.3 燃料元件軸向溫度場(chǎng)

4.4 燃料元件最高溫度及其位置

習(xí)題

參考文獻(xiàn)

第五章 蒸汽發(fā)生器與穩(wěn)壓器內(nèi)熱工分析

5.1 蒸汽發(fā)生器傳熱

5.1.1 傳熱模型

5.1.2 一次側(cè)傳熱過(guò)程

5.1.3 二次側(cè)傳熱過(guò)程

5.1.4 管壁熱阻和污垢熱阻

5.2 蒸汽發(fā)生器的穩(wěn)態(tài)特性

5.2.1 不同運(yùn)行方式的穩(wěn)態(tài)特性

5.2.2 穩(wěn)態(tài)特性計(jì)算方法

5.3 穩(wěn)壓器內(nèi)熱力分析

5.3.1 冷卻劑體積變化的分析

5.3.2 穩(wěn)壓器內(nèi)部的熱力過(guò)程

5.3.3 穩(wěn)壓器容積計(jì)算

習(xí)題

參考文獻(xiàn)

第六章 核動(dòng)力裝置水力學(xué)基礎(chǔ)

6.1 單相流基本方程

6.1.1 連續(xù)性微分方程

6.1.2 流體運(yùn)動(dòng)微分方程

6.1.3 流體微小流束的伯努利方程式

6.1.4 總流的連續(xù)性方程式

6.1.5 總流的伯努利方程式

6.2 管內(nèi)單相流壓降計(jì)算

6.2.1 管內(nèi)流動(dòng)型態(tài)和流動(dòng)阻力壓降

6.2.2 沿程摩擦壓降

6.2.3 局部壓降

6.2.4 管中的水錘現(xiàn)象

6.2.5 氣穴和汽蝕

6.3 兩相流基本方程

6.3.1 基本概念

6.3.2 基本方程

6.4 兩相流壓降計(jì)算

6.4.1 摩擦壓降

6.4.2 加速壓降

6.4.3 提升壓降

6.4.4 局部壓降

習(xí)題

參考文獻(xiàn)

第七章 核動(dòng)力裝置水力分析

7.1 反應(yīng)堆內(nèi)壓降計(jì)算

7.1.1 摩擦壓降

7.1.2 提升壓降

7.1.3 加速壓降

7.1.4 定位格架的局部壓降

7.2 蒸汽發(fā)生器內(nèi)壓降計(jì)算

7.2.1 一回路側(cè)阻力壓降計(jì)算

7.2.2 二回路側(cè)自然循環(huán)與水力計(jì)算

7.3 管路壓降與泵功率

7.3.1 管路壓降

7.3.2 泵功率

7.4 堆芯冷卻劑流量的分配

7.4.1 堆芯流量分配的計(jì)算方法

7.4.2 堆芯流量分配分析

7.5 流動(dòng)不穩(wěn)定性

7.5.1 流動(dòng)不穩(wěn)定性概述

7.5.2 水動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定性分析

7.6 反應(yīng)堆內(nèi)自然循環(huán)

7.6.1 基本概念與方程

7.6.2 堆內(nèi)水流量確定

7.7 自然循環(huán)下倒U形管內(nèi)倒流分析

7.7.1 一維流動(dòng)換熱模型

7.7.2 對(duì)流換熱計(jì)算公式

7.7.3 水力學(xué)計(jì)算模型

7.7.4 流體倒流分析

7.7.5 倒流影響因素分析

7.7.6 倒流流量與倒流管數(shù)計(jì)算簡(jiǎn)介

習(xí)題

參考文獻(xiàn)

第八章 反應(yīng)堆穩(wěn)態(tài)熱工設(shè)計(jì)

8.1 熱工設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

8.2 熱管因子和熱點(diǎn)因子

8.2.1 核熱管因子和核熱點(diǎn)因子

8.2.2 工程熱管因子和工程熱點(diǎn)因子

8.2.3 降低熱管因子和熱點(diǎn)因子的途徑

8.3 單通道模型堆芯穩(wěn)態(tài)熱工設(shè)計(jì)

8.3.1 熱工設(shè)計(jì)參數(shù)選擇

8.3.2 熱工設(shè)計(jì)的一般步驟和方法

8.3.3 安全校核

8.4 子通道模型堆芯穩(wěn)態(tài)熱工設(shè)計(jì)

8.4.1 子通道的劃分

8.4.2 基本方程

8.4.3 求解方法

8.4.4 常用子通道程序介紹

8.5 穩(wěn)態(tài)熱工設(shè)計(jì)與熱工水力實(shí)驗(yàn)的關(guān)系

習(xí)題

參考文獻(xiàn)

第九章 反應(yīng)堆正常瞬態(tài)熱工分析

9.1 集總參數(shù)法

9.2 瞬態(tài)傳熱問(wèn)題的集總參數(shù)求解

9.3 燃料元件徑向溫度變化的解析求解

9.3.1 板狀燃料元件

9.3.2 棒狀燃料元件

9.4 棒狀元件徑向溫度變化的數(shù)值求解

9.4.1 數(shù)值求解方法

9.4.2 功率按指數(shù)規(guī)律變化時(shí)元件徑向溫度

9.4.3 有溫度反饋緩發(fā)超臨界過(guò)程元件徑向溫度

9.5 動(dòng)態(tài)溫度場(chǎng)的集總參數(shù)法分析

9.5.1 棒狀元件動(dòng)態(tài)溫度場(chǎng)

9.5.2 堆芯熱管動(dòng)態(tài)溫度場(chǎng)

9.6 反應(yīng)堆瞬態(tài)過(guò)程的快速仿真分析

9.6.1 有反饋的反應(yīng)性變化過(guò)程仿真

9.6.2 負(fù)荷大幅變化時(shí)的仿真

習(xí)題

參考文獻(xiàn)

第十章 海洋與機(jī)動(dòng)條件下的流動(dòng)與換熱

10.1 海洋條件下船體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)

10.2 搖擺時(shí)內(nèi)部層流流動(dòng)與對(duì)流換熱

10.2.1 圓管

10.2.2 矩形通道

10.3 搖擺時(shí)內(nèi)部湍流流動(dòng)與對(duì)流換熱

10.3.1 圓管

10.3.2 矩形通道

10.4 艦船運(yùn)動(dòng)對(duì)一回路自然循環(huán)的影響

10.4.1 水平加速直線運(yùn)動(dòng)

10.4.2 豎直加速直線運(yùn)動(dòng)

10.4.3 回旋

10.4.4 橫傾

10.4.5 縱傾

10.4.6 搖擺

習(xí)題

參考文獻(xiàn)

第十一章 核動(dòng)力裝置熱工水力計(jì)算分析工具簡(jiǎn)介

11.1 核動(dòng)力裝置熱工水力計(jì)算分析工具的發(fā)展

11.2 最佳估算程序

11.2.1 最佳估算程序的建模方式

11.2.2 計(jì)算結(jié)果不確定性的主要來(lái)源

11.2.3 最佳估算程序的驗(yàn)證

11.2.4 RELAP系列程序簡(jiǎn)介

11.2.5 CATHARE程序簡(jiǎn)介

11.2.6 TRAC程序簡(jiǎn)介

11.3 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)程序

11.3.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介

11.3.2 控制方程的通用形式

11.3.3 計(jì)算區(qū)域網(wǎng)格劃分

11.3.4 湍流模型

11.3.5 CFD計(jì)算的誤差分析

11.3.6 FLUENT軟件簡(jiǎn)介

11.4 核動(dòng)力裝置自然循環(huán)分析平臺(tái)

11.4.1 反應(yīng)堆時(shí)空中子動(dòng)力學(xué)計(jì)算模塊

11.4.2 反應(yīng)堆及主冷卻劑系統(tǒng)熱工水力分析模塊

11.4.3 一回路輔助系統(tǒng)及二回路系統(tǒng)流體網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模塊

習(xí)題

參考文獻(xiàn)

附錄Ⅰ 一些核燃料的熱物性

附錄Ⅱ 水和水蒸氣的熱物性

附錄Ⅲ 氦氣的熱物性2100433B

本書是鐵路機(jī)械類中等專業(yè)學(xué)校的機(jī)車、車輛、機(jī)制、空調(diào)與制冷及起重與線路機(jī)械等專業(yè)《水力學(xué)及熱工學(xué)基礎(chǔ)》課程的試用教材。

內(nèi)容包括水力學(xué)、工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)三篇，共十九章。注重了基本概念和基本理論的闡述，以及有關(guān)專業(yè)的實(shí)際需要，各章中均有例題和習(xí)題，書末附有供計(jì)算用的熱工學(xué)圖表。全書采用國(guó)際單位制（SI），并備有國(guó)際單位制與工程單位制的對(duì)照換算表。

本書除作為機(jī)械類中等專業(yè)學(xué)校教材，也可供機(jī)車、車輛等專業(yè)的工程技術(shù)人員參考。