摘要：低温堆作为船用核动力装置使用时,中间回路循环泵选用低转速变频泵。本文针对该泵开展隔振系统设计研究。通过理论分析研究了管道刚度对系统频率的影响,获得了保证泵机组正常运行的隔振系统参数范围。通过有限元数值分析,研究了隔振形式、隔振器参数等因素对泵机组隔振性能的影响。结合正常运行与隔振性能要求提出了低转速变频泵隔振系统的设计方法。结果表明,低温堆中间回路循环泵采用浮筏隔振系统时,通过合理选择隔振器刚度,可使隔振系统的固有频率不在泵机组工作频率范围内,同时具有良好的隔振性能。

摘要：贮存容器是核电厂燃料贮存系统的关键设备之一,在提升过程中可能因为机械故障直接跌落至地面导致容器受损与燃料泄露,因此新燃料贮存容器在设计阶段必须进行跌落安全测试。该文以HTR-PM600新燃料贮存容器为研究对象,采用FEM-DEM耦合方法模拟内部球床运动规律,计算燃料贮存容器在事故跌落工况下可能产生的最大破坏。计算结果表明:新燃料贮存容器在15m竖直跌落工况下包容边界不会发生破损,楼板不会被穿透,该燃料容器结构设计满足安全要求;冲击载荷下球床压力使得薄壁容器侧板产生最大35.26mm径向膨胀位移量;燃料元件与包容薄板最大瞬时相互作用力为6.295kN,远小于燃料元件破坏强度。

摘要：两相流稳定性是直流蒸发器重点关注的热工水力学问题。本文在已有频域理论模型的基础上,考虑到单相段和两相段管径的不同,建立了含流通面积改变的两相流稳定性频域理论模型。模型预测结果与HTR-10和HTR-PM螺旋管式直流蒸发器工程验证试验结果吻合较好。然后用所建立的模型及方法对比分析了倾斜直管、不同螺旋直径螺旋管及变管径直流蒸发器的两相流稳定性。对于大入口节流系统,当其他条件相同时,由于直管阻力系数小于螺旋管,所以具有相同倾角的倾斜直管比螺旋管稳定。对于大入口节流系统,增加螺旋直径后阻力系数降低,所以增加螺旋直径有利于系统的稳定性,但稳定性效果增加有限。相比于等管径设计,采用单相段内径小于两相段和过热段内径的设计可稍微提高系统的稳定性。

摘要：高温气冷堆的反射层和隔热层主要由数量庞大的石墨砖和碳砖组成,在地震或冲击载荷作用下,部件之间可能发生滑移和碰撞,影响其结构完整性。简化的数值分析模型是研究这种大规模散体结构的重要手段,而其中模拟碰撞的非线性连接单元参数对分析的收敛性和结果的准确性至关重要。本文对高温气冷堆中石墨构件的3种典型碰撞形式进行了实验研究,测量得到了各碰撞模式下碰撞时间和恢复系数与碰撞速度的关系。针对碰撞实验中边界条件与堆内实际构件的差别,采用商业有限元分析软件ABAQUS对不同碰撞形式进行了数值分析,进一步获得了更为准确的碰撞特性,并通过改进的Hertz碰撞模型对实验和数值结果进行分析,得出了非线性碰撞连接单元的等效刚度系数和等效阻尼系数。最后利用数值分析方法进行了与堆内构件设计相关的质量和间隙尺寸对碰撞单元等效刚度系数和等效阻尼系数的详细研究,为高温气冷堆石墨和碳堆内构件的设计提供参考。

摘要：高温气冷堆采用超临界蒸汽发生器可以进一步提高发电效率。结合目前高温气冷堆示范工程亚临界直流蒸汽发生器的设计经验及高温气冷堆的发展规划,本文提出了超临界蒸汽发生器设计方案。基于高温气冷堆示范工程亚临界螺旋管式直流蒸汽发生器热工水力程序,开发了针对螺旋管式超临界蒸汽发生器的一维稳态热工水力程序,并对比了不同超临界流体对流换热的经验关联式。结果表明,不同经验关联式对热工水力计算结果影响很小,这是因为一次侧氦气对流换热热阻对总热阻的贡献最大。然后采用该程序对超临界蒸汽发生器100%负荷工况和部分负荷工况进行了计算,得到了不同工况下一二次侧温度、速度、对流换热系数等参数的分布,并分析了这些参数的变化规律。二次侧对流换热系数在拟临界点附近达到最高值;由于氦气导热系数随温度的增加而增加,一次侧对流换热系数随温度的增加而增大。在传热管材料为T22的低温段,一次侧对流换热热阻占比超过65%;在传热管材料为800H的高温段,一次侧热阻与管壁导热热阻相当,二次侧对流换热热阻占比较小。由于密度变化较大,二次侧流速变化很剧烈,一次侧流速变化则较缓。针对100%负荷工况和部分负荷工况的水动力特性曲线的计算结果表明,当传热管入口不施加节流时,即使100%负荷工况的水动力特性曲线也具有负斜率区,且工作点处的正斜率较小,不利于流量分配及流动稳定性。需要在传热管入口设置合理的节流阻力系数来消除水动力特性曲线的负斜率区。保证高温气冷堆超临界蒸汽发生器在100%~30%负荷的水动力特性曲线不出现负斜率区的临界节流阻力系数为850~1600,并随功率的增加而减小。

摘要：将对应态原理用于Chapman-Enskog理论修正,得到的半经验公式可较好地预测二元惰性混合气体物性。采用Fortran 95开发了氦-氙混合气体物性计算程序,分析了氦-氙混合气体物性随摩尔质量、温度、压力的变化关系。在此基础上分析了物性变化对空间布雷顿循环的绝热系数、对流换热性能、阻力特性的影响。结果表明:压力为2.0 MPa、温度为400K时,随着摩尔质量的增加,氦-氙混合气体的绝热系数由0.40(纯氦气)增加到0.44(纯氙气);混合气体相对于纯氦气的相对对流换热系数随摩尔质量的增加呈先增大后减小的趋势,在15g/mol附近取得极大值;相对压损系数则随摩尔质量的增加单调递增。分析结果可为氦-氙混合气体在空间核反应堆电源中的应用提供设计依据。

摘要：球床模块式高温气冷堆(HTR-PM)的堆芯为散体结构,石墨砖间的大量窄缝构成了氦气的旁流通道,会影响堆芯的流量、温度分布以及反应堆的安全性,是HTR-PM热工设计中的一个重点。本文利用商用计算流体力学软件Fluent研究了HTR-PM侧反射层单条竖向窄缝的旁流问题,在确认球床、底反射层、窄缝等计算模型的基础上建立了整体模型,分析了不同窄缝入口旁流量对堆芯流量、温度等主要参数的影响和流动规律,为后续旁流问题的深入研究奠定了基础.

摘要：球床式高温气冷堆的堆芯堆积有大量的燃料球,具有多孔介质特征。本文利用计算流体力学商用软件ANSYS Fluent及其多孔介质模型模拟了球床内的流动与换热现象。通过高温气冷堆满功率稳态运行及失冷不失压事故工况的模拟,分析了球床的流场和温度场,并与高温气冷堆的热工设计计算结果对比,说明了计算流体力学软件及其多孔介质模型对于球床式高温气冷堆热工水力分析的适用性,为后续使用计算流体力学软件开展高温气冷堆的堆芯旁流等复杂热工水力学现象的分析奠定基础。

摘要：液滴尺寸分布是冷凝换热的关键参数。对超疏水表面上液滴尺寸分布的研究,有助于理解弹跳凝结换热机理,以及优化超疏水表面的结构设计。考虑弹跳冷凝液滴成核、生长、合并和脱落过程,本文对超疏水表面上的液滴弹跳凝结过程进行了数值模拟研究。在本研究的数值模拟方法中,液滴弹跳判据基于实验拟合动能转换系数,从而扩大了模型算法的应用范围。相比于理论模型,本文的数值模拟结果与实验结果更加吻合。结果展示了凝结核初始位置分布与凝结核密度对尺寸分布的影响,以及凝结核密度同液滴平均数密度之间的关系。

摘要：驰振是一种气动不稳定现象,可能导致结构发生剧烈振动而失效。高温气冷堆蒸汽发生器内传热管束处于高速氦气的环境中,其截面为带圆角的方形。为研究这种特殊截面管束的驰振问题,基于准稳态模型推导获得的稳定性判据,采用CFD方法建立二维数值模型,获得不同攻角下的静态流体力数据,并利用此数据研究结构的驰振稳定性。结果表明,圆角结构对结构的驰振稳定性影响较大,能显著减小流体阻力系数,进而降低了结构发生驰振的临界流速;同时,较大的圆角半径会缩小结构可能发生驰振失稳的攻角范围。本文研究为高温气冷堆传热管束的设计提供依据。