核动力装置热效率及总体积的双目标优化设计

作     者：李贵敬 肖宇鹏 LI Gui-jing1, 2, XIAO Yu-peng3

作者机构：燕山大学车辆与能源工程学院河北秦皇岛066004 哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室黑龙江哈尔滨150001 河北建材职业技术学院信息工程系河北秦皇岛066004 

出 版 物：《核科学与工程》 (Nuclear Science and Engineering)

年 卷 期：2018年第38卷第1期

页      面：18-26页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082701[工学-核能科学与工程] 0827[工学-核科学与技术] 

基　　金：河北省高等学校科学技术研究项目(ZC2016032) 燕山大学博士基金项目(B959) 

主　　题：核动力装置 双目标优化设计 热效率 体积 

摘      要：提高核动力装置热效率是核工程领域一直追求的目标。如能在提高热效率的同时,达到减小核动力装置尺寸,则不仅可以提高经济性,而且可以降低大型设备的制造、安装等方面的难度。因此,有必要借助优化算法开展以核动力装置热效率、体积为评价准则的双目标实例优化设计研究,寻找核动力装置实例设计参数的最佳组合。以此为背景,通过构建一种评价——优化耦合模型,实现了核动力装置的双目标实例优化设计。将优化程序模块与核动力装置双目标评价模型相耦合,并基于C#语言开发了计算程序,得到优化结果。其中,核动力装置双目标评价模型包括核动力装置热效率计算模型及体积评价模型。热效率计算模型是依据等效热降理论确定的,一种计算各级抽汽量的矩阵分析方法。此外,体积估算模型结合了回热、再热设备、主冷却剂泵数学模型,及其他已建立的设备数学模型,包括反应堆堆芯、蒸汽发生器、稳压器、反应堆冷却剂管道、反应堆压力容器、冷凝器、汽轮机,同时充分考虑了各设备之间的耦合关系。经优化计算,在满足结构和性能的约束条件下,核动力装置双目标最优设计方案的热效率提高近1.5%,装置总体积降低近10.3%。优化结果可为核动力装置小型化设计研究提供参考。