核主泵非穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工況下瞬變特性及機(jī)理的研究

當(dāng)前我國核電的發(fā)展形勢，核主泵的國產(chǎn)化自主化設(shè)計(jì)制造，需要做一些服務(wù)于設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)的科學(xué)問題的研究。本項(xiàng)目從反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)基礎(chǔ)理論研究的角度出發(fā)，研究核主泵瞬變工況下核主泵瞬態(tài)特性及堆芯流量瞬變的研究。從系統(tǒng)理論的角度，提出了反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)核主泵啟動瞬變工況下主泵瞬態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型，建立核主泵啟動無量綱轉(zhuǎn)速和流量特性關(guān)系式，建立了核主泵啟動總的無量綱瞬變壓頭、加速壓頭和克服摩擦的壓頭特性關(guān)系式，建立核主泵啟動無量綱加速冷卻劑轉(zhuǎn)矩，加速核主泵轉(zhuǎn)動部分轉(zhuǎn)矩和克服冷卻劑摩擦轉(zhuǎn)矩特性關(guān)系式。研究了系統(tǒng)參數(shù)、冷卻劑慣性及主泵轉(zhuǎn)動慣量對主泵啟動轉(zhuǎn)速、流量、壓頭和轉(zhuǎn)矩的影響。提出了反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)核主泵斷電瞬態(tài)特性及堆芯流量的數(shù)學(xué)模型，建立了主泵斷電惰轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速及流量與系統(tǒng)參數(shù)及主泵設(shè)計(jì)參數(shù)的無量綱關(guān)系式，研究了系統(tǒng)無量綱參數(shù)、冷卻劑慣性及主泵轉(zhuǎn)動慣量對主泵斷電惰轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速及流量的影響。與秦山和大亞灣主泵斷電惰轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)曲線進(jìn)行了比較，包括流量和轉(zhuǎn)速曲線進(jìn)行了比較，亦與Yokomura發(fā)表的研究型反應(yīng)堆實(shí)驗(yàn)泵的惰走試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，與Tsukamoto的試驗(yàn)泵啟動流量、轉(zhuǎn)速和壓頭進(jìn)行了比較，結(jié)果非常吻合，證明所建立的主泵啟動和斷電非穩(wěn)態(tài)特性關(guān)系式的正確性。上述建立的特性關(guān)系式?jīng)]有采用離心泵特性關(guān)系式，上述變量全部無量綱化，對于設(shè)計(jì)新型壓水堆冷卻系統(tǒng)和核主泵均適用，不僅僅適用于壓水堆冷卻系統(tǒng)，對于水壓閉環(huán)系統(tǒng)瞬變特性的分析亦適用。為我國核主泵及壓水堆冷卻系統(tǒng)自主設(shè)計(jì)及制造提供理論依據(jù)。 2100433B

本項(xiàng)目從系統(tǒng)理論研究的角度，對于多環(huán)路壓水反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)，提出各個環(huán)路核主泵分別在同時斷電、部分?jǐn)嚯娂跋嗬^斷電而惰轉(zhuǎn)的過程中系統(tǒng)流動瞬變及核主泵惰轉(zhuǎn)瞬態(tài)特性的系統(tǒng)模型。建立核主泵不同斷電過程中系統(tǒng)冷卻劑與主泵在慣性作用下堆芯流量衰減與系統(tǒng)參數(shù)、主泵參數(shù)的關(guān)系式，建立核主泵不同斷電過程中惰轉(zhuǎn)特性的關(guān)系式及與主泵設(shè)計(jì)參數(shù)的關(guān)系。提出核主泵啟動過程中反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)流動瞬變及核主泵啟動瞬態(tài)特性的系統(tǒng)模型，建立核主泵啟動過程中冷卻劑在慣性與離心力作用下堆芯流量瞬變與系統(tǒng)參數(shù)、主泵參數(shù)的關(guān)系式，建立核主泵啟動瞬態(tài)特性關(guān)系式及與主泵設(shè)計(jì)參數(shù)的關(guān)系。研究核主泵的轉(zhuǎn)動慣量、系統(tǒng)冷卻劑慣性、機(jī)械損失對堆芯流量和主泵惰轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、慣性壓頭、慣性流量的影響。研究主泵斷電惰轉(zhuǎn)和啟動瞬態(tài)過程中流量、轉(zhuǎn)矩、壓頭與瞬態(tài)轉(zhuǎn)速的關(guān)系。研究核主泵的轉(zhuǎn)動慣量、系統(tǒng)冷卻劑慣性對主泵啟動壓頭、啟動轉(zhuǎn)矩、啟動流量和轉(zhuǎn)速及堆芯流量的影響。

根據(jù)GB18285-2005點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)汽車排氣污染物排放限值及測量方法（雙怠速法及簡易工況法）在機(jī)動車保有量大、污染嚴(yán)重的地區(qū)所要求的，對機(jī)動車尾氣排放檢測的檢測方法之一。

在底盤測功機(jī)上的測試運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)由 ASM5025 和 ASM2540 兩個工況組成。具體如圖《穩(wěn)態(tài)工況法(ASM)試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)》所示。

簡易工況法ASM5025

經(jīng)預(yù)熱后的車輛加速至 25.0km/h，測功機(jī)以車輛速度為 25.0km/h、加速度為 1.475m/s 時的輸出功率

的 50%作為設(shè)定功率對車輛加載，工況計(jì)時器開始計(jì)時（t=0s）。車輛以25.0 km/h 1.5km/h 的速度持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 5s，如果底盤測功機(jī)模擬的慣量值在計(jì)時開始后持續(xù) 3s 超出所規(guī)定誤差范圍，工況計(jì)時器將重新開始計(jì)時（t=0）。如果再次出現(xiàn)該情況，檢測將被停止。系統(tǒng)將根據(jù)分析儀最長響應(yīng)時間進(jìn)行預(yù)置，（如果分析儀響應(yīng)時間為 10s，則預(yù)置時間為 10s，t=15）然后系統(tǒng)開始取樣，持續(xù)運(yùn)行 10s（t=25s）即為 ASM5025 快速檢查工況。ASM5025 快速檢查工況結(jié)束后繼續(xù)運(yùn)行至 90s（t=90s）即為 ASM5025工況。

簡易工況法ASM2540

ASM5025 工況檢測結(jié)束后車輛立即加速至 40.0km/h，測功機(jī)以車輛速度為 40.0km/h，加速度為1.475m/s 時的輸出功率的25%作為設(shè)定功率對車輛加載。工況計(jì)時器開始計(jì)時（t=0s）。車輛以40.0 km/h 1.5km/h 的速度持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 5s，如果底盤測功機(jī)模擬的慣量值在計(jì)時開始后持續(xù) 3s超出所規(guī)定誤差范圍，工況計(jì)時器將重新開始計(jì)時（t=0）。如果再次出現(xiàn)該情況，檢測將被停止。系統(tǒng)將根據(jù)分析儀最長響應(yīng)時間進(jìn)行預(yù)制，（如果分析儀響應(yīng)時間為 10s，則預(yù)時間為 10s，t=15）然后系統(tǒng)開始取樣，持續(xù)運(yùn)行10s（t=25s）即為ASM2540快速檢查工況。ASM2540快速檢查工況結(jié)束后繼續(xù)運(yùn)行至90s(t=90s)即為 ASM2540 工況。2100433B

本書以山區(qū)河流最常用的航道整治建筑物——丁壩為研究對象，在對山區(qū)河流壩體類整治建筑物水毀類型、特征及原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，采用現(xiàn)場調(diào)研、理論分析、仿真模擬和概化水槽模型試驗(yàn)的研究手段，對非恒定流條件下丁壩水流結(jié)構(gòu)、紊動特性、受力分布、壩體及其周圍河床沖刷的變化規(guī)律進(jìn)行了較系統(tǒng)和深入的研究。這些研究成果為山區(qū)河流丁壩設(shè)計(jì)及其周圍水沙運(yùn)動規(guī)律的研究提供相應(yīng)的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持，對于提高航道整治建筑物的穩(wěn)定性及確保航道整治工程的質(zhì)量和效果具有重要的參考價值與指導(dǎo)意義。

推導(dǎo)了輸流管道及生流體——結(jié)構(gòu)瞬態(tài)耦合時，流體的連續(xù)性方程和運(yùn)動方程。以及流體瞬變導(dǎo)致的管道軸向和橫向振動方程。對輸流管道發(fā)生流體瞬變時液固耦合的數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行了較深入研究。改進(jìn)了特征線算法。將頻率相關(guān)摩擦模型向液固耦合情況下進(jìn)行了推廣。提出了管道液固瞬態(tài)耦合的有限解法，建立了流體瞬變時液固耦合的一維有限元數(shù)值計(jì)算方法。所研制軟件全面考慮了流體和管道之間的泊松耦合、節(jié)點(diǎn)耦合和摩擦耦合。對于簡單管道系統(tǒng)，它能仿真出流體的瞬態(tài)壓力，速度和流體瞬變導(dǎo)致的管道振動位移及動態(tài)應(yīng)力。建立了一套靈活的液壓管道實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行了多種管道固定情況的實(shí)驗(yàn)；采用小波分析等多種計(jì)算機(jī)信號分析法對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了處理。 2100433B