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基于ECC安注热混合试验的LOCUST 1.2分析与验证

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原子能科学技术 2022年第8期56卷 1515-1522页

作者：丁雯张大林张魁陈荣华谢晓风琚忠云徐财红王婷田文喜秋穗正西安交通大学核科学与技术学院陕西西安710049 中广核研究院有限公司广东深圳518026

在失水事故(LOCA)工况下安注系统投入使用时,蒸汽与安注冷却剂会发生流体热力学混合,热混合过程中冷腿段的冷却是直接影响堆芯再淹没与否的重要因素。中国广核集团有限公司自主研发了一款两相流热工水力系统分析软件LOCUST,可用于压水... 详细信息

在失水事故(LOCA)工况下安注系统投入使用时,蒸汽与安注冷却剂会发生流体热力学混合,热混合过程中冷腿段的冷却是直接影响堆芯再淹没与否的重要因素。中国广核集团有限公司自主研发了一款两相流热工水力系统分析软件LOCUST,可用于压水堆核电厂事故工况的分析计算。基于西安交通大学堆芯应急冷却系统(ECCS-XJTU)试验台架进行的堆芯应急冷却(ECC)安注热混合试验,本文使用LOCUST软件对ECC热混合试验进行了几何建模及计算分析。ECC热混合试验工况主要为不同流量下主管纯蒸汽与安注管过冷水的混合,蒸汽流量为25~125 kg/h,过冷水流量为100~500 kg/h。模拟计算结果和试验结果的对比分析表明:试验段出口质量流量计算值的最大相对误差在13.8%以内,混合后温度计算值的最大相对误差在8%以内,LOCUST在计算高温蒸汽和过冷水混合时的计算结果相对保守,总体上验证了LOCUST在LOCA下两相热混合安注计算的可靠性和准确性。

关键词： ECC 热工水力两相流 LOCUST 热混合 T型管

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低温供热堆换热器的实时仿真研究

西安交通大学学报 2005年第3期39卷 303-307页

作者：周涛秋穗正贾斗南苏光辉清华大学热能系北京100084 西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

根据200 MW低温供热堆换热器的非标准结构特点,在流体以三次叉流自然循环方式冲刷一次侧管束的情况下,建立了合理的数学物理模型.通过编制程序,应用组合的效能传热单元数法和平均温压法 2 种方法,对各控制体进行了传热特性分析.该程序... 详细信息

根据200 MW低温供热堆换热器的非标准结构特点,在流体以三次叉流自然循环方式冲刷一次侧管束的情况下,建立了合理的数学物理模型.通过编制程序,应用组合的效能传热单元数法和平均温压法 2 种方法,对各控制体进行了传热特性分析.该程序能准确地计算出换热器两侧的功率、流量、温度耦合变化的相互影响,求得换热器两侧各控制节点的温度变化规律.结果表明:求解非刚性方程的阿当姆斯数值方法的计算速度要快于求解刚性方程的吉尔方法,2种计算方法的误差不超过 5%.证明了阿当姆斯方法更适合低温供热堆的换热器实时仿真.计算仿真为200 MW低温供热堆的设计和安全运行提供了可靠依据.

关键词：低温供热堆换热器实时仿真

基于MPS方法的离散固体与流体相互作用数值模拟研究

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原子能科学技术 2022年第6期56卷 1104-1111页

作者：肖鑫坤蔡庆航陈荣华丁雯张魁郭凯伦田文喜秋穗正苏光辉西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室陕西西安710049 西安交通大学核科学与技术学院陕西西安710049

与网格法相比,移动粒子半隐式(MPS)方法不存在网格畸变问题,因此得到了较为广泛的应用。为了将MPS方法应用于核反应堆堆芯熔化严重事故中熔融物夹带离散固体的迁徙行为模拟,需要对其建立流固耦合模型。本研究通过将离散单元法(DEM)引入... 详细信息

与网格法相比,移动粒子半隐式(MPS)方法不存在网格畸变问题,因此得到了较为广泛的应用。为了将MPS方法应用于核反应堆堆芯熔化严重事故中熔融物夹带离散固体的迁徙行为模拟,需要对其建立流固耦合模型。本研究通过将离散单元法(DEM)引入到基于MPS方法的核反应堆关键热工安全现象分析软件平台(PANDA)中,发展了PANDA-DEM模块,建立了适用于存在离散固体相互作用的流固耦合问题的分析模型。使用本文建立的模型对固体滑坡和一个水下滑坡问题进行了模拟,两个算例的数值计算结果与实验结果均吻合较好,证明了该模型的稳定性与准确性。因此,本文建立的模型能够用于分析包含大量离散固体的流固耦合问题。

关键词：流固耦合模型移动粒子半隐式方法离散单元法水下滑坡

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TRISO包覆燃料颗粒裂变产物扩散释放特性研究

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核动力工程 2022年第S2期43卷 104-110页

作者：郑军强贺亚男章静巫英伟田文喜苏光辉秋穗正西安交通大学核科学与技术学院西安710049

为研究三结构各向同性(TRISO)燃料颗粒裂变产物扩散释放特性,建立了辐照-热-力耦合作用下TRISO包覆燃料颗粒裂变产物Fick扩散模型,并通过IAEA CRP-6基准题进行了验证;利用所建模型对高温气冷堆典型工况下TRISO包覆燃料颗粒的性能进行了... 详细信息

为研究三结构各向同性(TRISO)燃料颗粒裂变产物扩散释放特性,建立了辐照-热-力耦合作用下TRISO包覆燃料颗粒裂变产物Fick扩散模型,并通过IAEA CRP-6基准题进行了验证;利用所建模型对高温气冷堆典型工况下TRISO包覆燃料颗粒的性能进行了分析,同时,考虑裂变产物的反冲效应和热扩散效应,对TRISO包覆燃料颗粒不同温度及颗粒功率下裂变产物释放特性进行了分析。研究结果表明,高温会使TRISO包覆燃料颗粒裂变产物包容能力丧失,功率的提升则对裂变产物的释放影响较小。

关键词：三结构各向同性(TRISO) 裂变产物扩散释放多物理场耦合

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池式钠火事故下燃烧产物气溶胶行为研究

核动力工程 2022年第5期43卷 100-108页

作者：孙洪平邓坚罗跃建张明许幼幼武小莉刘丽莉陈冲秋穗正苏光辉中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213 西安交通大学西安710049

在钠冷快堆的安全评估中,分析钠泄露导致的池式钠火事故下燃烧产物的气溶胶行为尤为重要。本文采用将池式钠火燃烧模型与气溶胶动力学模型耦合的方式,开发了池式钠火事故下燃烧产物气溶胶行为分析程序REBAC-SFR,基于该程序模拟了SAPFIRE... 详细信息

在钠冷快堆的安全评估中,分析钠泄露导致的池式钠火事故下燃烧产物的气溶胶行为尤为重要。本文采用将池式钠火燃烧模型与气溶胶动力学模型耦合的方式,开发了池式钠火事故下燃烧产物气溶胶行为分析程序REBAC-SFR,基于该程序模拟了SAPFIRE-D1和ABCOVE池式钠火实验,并与实验数据进行了对比。结果表明,本文开发的程序具有良好的可靠性和正确性,可为钠工艺间内池式钠火事故下燃烧产物气溶胶行为分析研究提供理论工具。

关键词：池式钠火燃烧产物气溶胶程序开发

基于RELAP5的螺旋管蒸汽发生器热工水力程序研发与验证

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原子能科学技术 2019年第6期53卷 1007-1013页

作者：连强田文喜秋穗正苏光辉西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室核科学与技术学院

由于较高的换热效率和紧凑的结构设计,螺旋管式直流蒸汽发生器(HCOTSG)在多种模块化小型堆的设计中得到了广泛应用。RELAP5作为广泛应用于反应堆热工水力特性分析的大型系统程序之一,采用的热工水力关系式仅针对直管模型开发,不适用于HC... 详细信息

由于较高的换热效率和紧凑的结构设计,螺旋管式直流蒸汽发生器(HCOTSG)在多种模块化小型堆的设计中得到了广泛应用。RELAP5作为广泛应用于反应堆热工水力特性分析的大型系统程序之一,采用的热工水力关系式仅针对直管模型开发,不适用于HCOTSG一次侧和二次侧。本文选用螺旋管及横掠管束的热工水力模型,基于RELAP5程序开发了HCOTSG模块。采用实验数据及程序对比等方式对螺旋管模块的流动和换热模型进行了单独验证,利用开发的RELAP5-HCOTSG程序针对国际革新安全反应堆(IRIS)的蒸汽发生器设计进行了整体的热工水力模拟,与原始RELAP5的计算相比,RELAP5-HCOTSG程序计算得到的热工水力参数与设计值符合良好,确认了本文开发的程序模块在HCOTSG热工水力分析中的适用性。

关键词：螺旋管蒸汽发生器热工水力模型开发 RELAP5 程序验证

基于CFD方法的棒束通道内临界热流密度预测

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原子能科学技术 2018年第5期52卷 782-787页

作者：张蕊田文喜秋穗正苏光辉西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室核科学与技术系陕西西安710049

为研究棒束通道内临界热流密度现象,采用基于对气、液两相分别建立基本守恒方程的欧拉两流体六方程模型和改进的壁面热流密度分配模型,利用CFD商用软件FLUENT 14.5对捷克大型水介质实验回路上开展的临界热流密度(CHF)实验进行数值模拟... 详细信息

为研究棒束通道内临界热流密度现象,采用基于对气、液两相分别建立基本守恒方程的欧拉两流体六方程模型和改进的壁面热流密度分配模型,利用CFD商用软件FLUENT 14.5对捷克大型水介质实验回路上开展的临界热流密度(CHF)实验进行数值模拟。通过计算获得CHF发生前、后计算域内重要热工水力参数的分布及CHF发生值,将CFD计算获得的CHF与实验测得值进行对比,结果表明,大多数工况的偏差在±30%以内,证明了欧拉两流体模型结合改进的壁面热流密度分配模型对CHF预测的准确性。本研究可为复杂结构的CHF预测提供依据。

关键词：计算流体力学临界热流密度棒束通道

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新型压水堆自然循环特性计算分析

西安交通大学学报 2006年第11期40卷 1329-1332,1337页

作者：苟军利秋穗正贾斗南苏光辉西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室

针对新型压水堆的结构特点,在一维质量、动量和能量守恒方程的基础上,建立了描述其稳态自然循环特性的数学模型.模型对新型压水堆在稳态自然循环过程中可能出现的流动形式和换热状态进行了充分考虑.通过数值迭代求解该模型,对新型压水... 详细信息

针对新型压水堆的结构特点,在一维质量、动量和能量守恒方程的基础上,建立了描述其稳态自然循环特性的数学模型.模型对新型压水堆在稳态自然循环过程中可能出现的流动形式和换热状态进行了充分考虑.通过数值迭代求解该模型,对新型压水堆的自然循环特性进行了理论分析.计算结果表明:反应堆自然循环流量随堆芯功率的增加而增加,并且是堆芯功率的指数函数;在不同蒸汽压力下,反应堆的自然循环流量不同,且随蒸汽压力的增加而增加.冷热芯位差越大,反应堆自然循环能力越大.该研究对我国新型压水堆的概念设计提供了重要的理论依据.

关键词：自然循环理论分析冷热芯位差

AP1000稳压器波动管竖直管段空气-水CCFL实验研究

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核动力工程 2020年第1期41卷 7-14页

作者：蔚江涛田文喜苏光辉秋穗正西安交通大学核科学与技术学院西安710049 中陕核核盛科技有限公司西安710100

使用竖直管代替波动管模型开展稳压器波动管竖直管段内空气-水两相逆流限制(CCFL)特性可视化实验研究。实验现象表明:竖直管与上容器接口处的局部CCFL决定了进入竖直管内的液相流量;竖直管内的局部CCFL决定了从竖直管流出的液相流量;两... 详细信息

使用竖直管代替波动管模型开展稳压器波动管竖直管段内空气-水两相逆流限制(CCFL)特性可视化实验研究。实验现象表明:竖直管与上容器接口处的局部CCFL决定了进入竖直管内的液相流量;竖直管内的局部CCFL决定了从竖直管流出的液相流量;两处局部CCFL均随空气流量的增大而增强。在较低气量情况,进入竖直管内的液相能够完全或大部分流出,竖直管内的局部CCFL较弱,上容器和竖直管接口处的局部CCFL在整体CCFL中占主导地位,整体CCFL程度随着上容器液位升高而略有增强。在高气量情况,从上容器进入竖直管的液相大部分或者完全被限制而不能向下流出,竖直管内的局部CCFL强烈,在整体CCFL中占主导地位,整体CCFL特性不受上容器液位变化的影响。通过实验数据拟合得到了新的稳压器竖直管CCFL模型。稳压器波动管CCFL数据和稳压器竖直管CCFL数据基本重合,表明波动管CCFL主要由CCFL-U决定。

关键词： AP1000 稳压器波动管竖直管段 CCFL