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(guó)核電的發(fā)展形勢(shì)，核主泵的國(guó)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(wèn)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(dòng)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(dòng)無(wú)量綱轉(zhuǎn)速和流量特性關(guān)系式，建立了核主泵啟動(dòng)總的無(wú)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(dòng)無(wú)量綱加速冷卻劑轉(zhuǎn)矩，加速核主泵轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)慣量對(duì)主泵啟動(dòng)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(wú)量綱關(guān)系式，研究了系統(tǒng)無(wú)量綱參數(shù)、冷卻劑慣性及主泵轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)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(dòng)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(dòng)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(wú)量綱化，對(duì)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(duì)于水壓閉環(huán)系統(tǒng)瞬變特性的分析亦適用。為我國(guó)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(duì)于多環(huán)路壓水反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)，提出各個(gè)環(huán)路核主泵分別在同時(shí)斷電、部分?jǐn)嚯娂跋嗬^斷電而惰轉(zhuǎn)的過(guò)程中系統(tǒng)流動(dòng)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(guò)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(guò)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(dòng)過(guò)程中反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)流動(dòng)瞬變及核主泵啟動(dòng)瞬態(tài)特性的系統(tǒng)模型，建立核主泵啟動(dòng)過(guò)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(dòng)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(dòng)慣量、系統(tǒng)冷卻劑慣性、機(jī)械損失對(duì)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(dòng)瞬態(tài)過(guò)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(dòng)慣量、系統(tǒng)冷卻劑慣性對(duì)主泵啟動(dòng)壓頭、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、啟動(dòng)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(dòng)機(jī)汽車(chē)排氣污染物排放限值及測(cè)量方法（雙怠速法及簡(jiǎn)易工況法）在機(jī)動(dòng)車(chē)保有量大、污染嚴(yán)重的地區(qū)所要求的，對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放檢測(cè)的檢測(cè)方法之一。

在底盤(pán)測(cè)功機(jī)上的測(cè)試運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)由 ASM5025 和 ASM2540 兩個(gè)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(jiǎn)易工況法ASM5025

經(jīng)預(yù)熱后的車(chē)輛加速至 25.0km/h，測(cè)功機(jī)以車(chē)輛速度為 25.0km/h、加速度為 1.475m/s 時(shí)的輸出功率

的 50%作為設(shè)定功率對(duì)車(chē)輛加載，工況計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)（t=0s）。車(chē)輛以25.0 km/h 1.5km/h 的速度持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 5s，如果底盤(pán)測(cè)功機(jī)模擬的慣量值在計(jì)時(shí)開(kāi)始后持續(xù) 3s 超出所規(guī)定誤差范圍，工況計(jì)時(shí)器將重新開(kāi)始計(jì)時(shí)（t=0）。如果再次出現(xiàn)該情況，檢測(cè)將被停止。系統(tǒng)將根據(jù)分析儀最長(zhǎng)響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行預(yù)置，（如果分析儀響應(yīng)時(shí)間為 10s，則預(yù)置時(shí)間為 10s，t=15）然后系統(tǒng)開(kāi)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(jiǎn)易工況法ASM2540

ASM5025 工況檢測(cè)結(jié)束后車(chē)輛立即加速至 40.0km/h，測(cè)功機(jī)以車(chē)輛速度為 40.0km/h，加速度為1.475m/s 時(shí)的輸出功率的25%作為設(shè)定功率對(duì)車(chē)輛加載。工況計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)（t=0s）。車(chē)輛以40.0 km/h 1.5km/h 的速度持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 5s，如果底盤(pán)測(cè)功機(jī)模擬的慣量值在計(jì)時(shí)開(kāi)始后持續(xù) 3s超出所規(guī)定誤差范圍，工況計(jì)時(shí)器將重新開(kāi)始計(jì)時(shí)（t=0）。如果再次出現(xiàn)該情況，檢測(cè)將被停止。系統(tǒng)將根據(jù)分析儀最長(zhǎng)響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行預(yù)制，（如果分析儀響應(yīng)時(shí)間為 10s，則預(yù)時(shí)間為 10s，t=15）然后系統(tǒng)開(kāi)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(shū)以山區(qū)河流最常用的航道整治建筑物——丁壩為研究對(duì)象，在對(duì)山區(qū)河流壩體類(lèi)整治建筑物水毀類(lèi)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(chǎng)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(duì)非恒定流條件下丁壩水流結(jié)構(gòu)、紊動(dòng)特性、受力分布、壩體及其周?chē)哟矝_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?chē)尺\(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究提供相應(yīng)的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持，對(duì)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(jià)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(shí)，流體的連續(xù)性方程和運(yùn)動(dòng)方程。以及流體瞬變導(dǎo)致的管道軸向和橫向振動(dòng)方程。對(duì)輸流管道發(fā)生流體瞬變時(shí)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(shí)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(duì)于簡(jiǎn)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(dòng)位移及動(dòng)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(hào)分析法對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了處理。 2100433B