核動(dòng)力裝置二回路蒸汽系統(tǒng)仿真研究.pdf

1、核動(dòng)力裝置二回路蒸汽系統(tǒng)仿真是核動(dòng)力裝置實(shí)時(shí)、全范圍、全功能仿真機(jī)研制工作的重要組成部分。本文以二回路蒸汽系統(tǒng)為仿真對(duì)象，建立并驗(yàn)證了動(dòng)態(tài)仿真數(shù)學(xué)模型。論文完成的主要工作及取得的成果如下： (1)大直徑飽和蒸汽管道屬于有源熱工部件。管道工質(zhì)由于有一定濕度存在，并且管道容積慣性較大，兩相之間存在比較強(qiáng)烈的質(zhì)量、能量交換，管內(nèi)是非穩(wěn)態(tài)熱力過(guò)程。本文對(duì)這類部件建立了兩相非平衡箱體數(shù)學(xué)模型。 (2)小直徑飽和蒸汽管道屬于無(wú)源熱工

2、部件。由于管徑小，工質(zhì)流動(dòng)速度快，可以不考慮管內(nèi)兩相工質(zhì)間的相互作用。本文對(duì)這類部件建立了單相可壓縮流體網(wǎng)絡(luò)模型。 (3)針對(duì)單相可壓縮流體網(wǎng)絡(luò)模型提出了飽和蒸汽網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)散熱修正方法，可以用于核電站等大型蒸汽管網(wǎng)的仿真計(jì)算。 (4)分析了汽輪機(jī)中濕蒸汽的非平衡流動(dòng)特性，提出濕蒸汽在葉柵中的流動(dòng)可以看作為兩個(gè)階段：葉柵內(nèi)的濕蒸汽非平衡流動(dòng)和葉柵后穿越凝結(jié)沖波的流動(dòng)。建立了由兩相流體質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程、能量守恒方程，

3、過(guò)熱蒸汽關(guān)系式、壓降關(guān)系式、激波前后關(guān)系式及其它兩相流關(guān)系式組成的動(dòng)態(tài)仿真數(shù)學(xué)模型，模型形式為非線性方程組。 (5)建立了基于質(zhì)量守恒和能量守恒的水膜閃蒸數(shù)學(xué)模型，可以用于仿真計(jì)算水膜厚度對(duì)汽輪機(jī)甩負(fù)荷的影響。 文中分別以核動(dòng)力船舶二回路蒸汽系統(tǒng)和核電站汽輪機(jī)為仿真對(duì)象計(jì)算了若干仿真算例，驗(yàn)證了模型在各種工況下的適應(yīng)性。結(jié)果表明，模型實(shí)現(xiàn)了基于物理過(guò)程計(jì)算汽輪機(jī)級(jí)效率，兩相工質(zhì)的濕度、壓力和溫度，汽流運(yùn)動(dòng)方向及速度等參數(shù)