核动力船舶非能动余热排出系统建模与仿真

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1、？来兩：ｋ參巧±学位论文核动力船舶非能动余热排出系统建模与仿真专业名巧：热能工程研究生姓名：田裡导师姓名：冷伟２０１５年５月巧日ＭＯＤＥＬＩＮＧＡＮＤＳＩＭＵＬＡＴＩＯＮＯＦＴＨＥＰＡＳＳＩＶＥＲＥＳＩＤＵＡＬＨＥＡＴＲＥＭＯＶＡＬＳＹＳＴＥＭＦＯＲ－ＮＵＣＬＥＡＲＰＯＷＥＲＥＤＳＨＩＰＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｅｄｔｏＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｏｒｔｈｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＢＹＴＩＡＮＺｅｎｇＳ

2、ｕｅｒｖｉｓｅｄｂｐｙＰｒｏｆ．ＬＥＮＧＷｅｉＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙ＆ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭａｙ２０１５东南大学学位论文独创性巧明。尽我所知本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获，论文中不包含其他人已得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一同工作的同志对本研究所做的任何贡献。与我均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。．研究生签名屈佐日期ＷＳ．ｂ斗：

3、：东南大学学位论文使用授枚声明、、国家留书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档东南大学中国科学技术信息研究巧，一可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可Ｗ公布（包括Ｗ电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。。论文的公布（包括Ｗ电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理＇八研究生签名：导师签名：／日期：寺＿八ｍ要摘要非能动安全系统因为其不依赖外部动力源、安全、结构简洁、设备数量少并且故障率低性高等优点，成为近年来核动力系统

4、的重要发展方向。作为重要的核安全系统，非能动余热排出系统担负着在正常停堆与事故停堆时排出堆芯余热的任务，它是否能正常工作直接关系。目前，到堆芯的安全，非能动余热排出系统己经被应用于陆地核电站但仍未见有应用于船用核动力装置的报道，关于应用于船用核动力装置的非能动余热排出系统动态特性的研究不—，多。本文Ｗ种可用于核动力舰船的非能动余热排出系统为研究对象通过建立其动态数学模型，运用数值模拟方法，对非能动余热排出系统的动态机理进行Ｔ深入的研究。论文采用了模块化，根据设备的内在机理、通用化、分区集总和Ｈ回路稱合的建模方法划分了控制体，建立了能合理反映非能动余热排

5、出系统中两相流的流动和换热特性Ｗ及Ｈ个自然循环回路锅合关系的动态数学模型，主要包括：热工水力模型；堆芯功率模型、主系模型、蒸汽发生器模型和余热排出换热器模型等设备模型；Ｗ及状态方程、换热关系式、流动压降方程、物性方程等辅助计算模型。根据所建立的动态数学模型，兼顾计算精度与实时性要求，选择合理的数值方法对模型进行了求解。在此基础上，利用Ｃ＃语言实现了非能动余热排出系统仿真程序的自主研发，建立了该系统的动态数值仿真和调试环境。仿真程序的开发采用模块化的思想，根据计算功能。和系统设备划分了模块，通过调用所需模块实现整个系统的动态仿真ＥＬＡＰ一些已发表的文

6、献进行静将本文所研发的非能动余热排出系统仿真程序与Ｒ５Ｗ及态与动态对比，验证了其正确性，。在此基础上利用该仿真程序研究了全船断电事故下非能动余热排出系统的动态变化过程，揭示了系统主要参数的动态响应特性Ｗ及各参数间的动态一二回路温度和座力不超过安全值的锅合关系。结果表明非能动余热排出系统，能在保证、一，，情况下及时排出堆芯余热，保障反应堆运行安全；进步地根据船用核动力装置的特点研究了船体在海洋环境作用下进行加速上升、下降凶及倾斜等非常规运动时非能动余热排出系统的动态特性。基于图形化仿真支撑系统ＩＭＡＧＥ构建了传统能动式余热排出系统的动态仿真模型，研

7、，究Ｔ正常停堆工况下，能动式余热排出系统投运后各主要参数的动态响应过程分析了余热一排出系统的流量调节阀开度阶跃扰动时，回路冷却剂平均湿度Ｗ及换热器换热功率的跟随特性。在相同的工况下，利用非能动余热排出系统仿真程序研究了系统投运后的动态特性，并与基于ＩＭＡＧＥ仿真支撑系统得到的能动式余热排出系统的仿真结果进行对比，分析了非能动与能动式系统动态特性的差异Ｗ及两者应用于船用核动力系统时的优劣。本研究对于核动力船舶非能动余热排出系统的设计、运行Ｗ及对操作人员的培训均具