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期刊信息/Journal information
核动力工程
核动力工程

罗琦

双月刊

0258-0926

jnpe@npic.ac.cn

028-85903890 85903009；85903893

610041

成都市436信箱32分箱

核动力工程/Journal Nuclear Power EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是经国家科委批准，于1980年2月创刊的正式科技期刊，是中国核学会能动力学会的学报，由中国核动力研究设计院主办，原子能出版社出版，国内外公开发行。本刊综合介绍国内外核动力科学技术在理论研究、实验技术、工程设计、运行维修、安全防护、设备研制等方面的最新成果和发展动态，促进国内外学术交流，加快我国核动力事业的发展，为现代化建设服务。主要读者对象为：从事核能技术研究开发工作的工程技术人员：大专院校的师生，以及关心核能事业发展的有关人员。
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    基于动态模式分解的直流蒸汽发生器降阶建模

    许依凡彭敏俊夏庚磊
    85-94页
    查看更多>>摘要：直流蒸汽发生器(OTSG)的运行特性对反应堆的安全有重要影响.大尺度、精细化的仿真模型为OTSG热工水力特性和安全分析提供高保真的模拟结果,但也对计算资源提出了挑战.带控制的动态模式分解(DMDc)是一种数据驱动的模型降阶(MOR)方法,其在动态模式分解(DMD)的基础上能够为含控制输入的系统建立低维的、准确的输入输出模型以替代高保真模型进行快速计算.考虑到实际运行中如蒸汽压力等OTSG热工参数受反应堆控制系统影响,利用RELAP5程序建立的全阶模型获取了 OTSG在快速降负荷和快速升负荷工况下的主要热工参数的高保真模拟结果,基于DMDc建立了 OTSG的降阶模型(ROM).结果表明DMDc能够提取OTSG在变负荷工况下的动态特性,ROM的计算结果与全阶模型之间的最大相对误差小于2％.此外,对比了 DMDc与DMD方法对OTSG降阶建模的效果,证明了 DMDc方法的优越性.

    直流蒸汽发生器(OTSG)动态模式分解(DMD)带控制的动态模式分解(DMDc)模型降阶(MOR)

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    基于网格变形法铅铋快堆组件堵流事故模拟

    刘政隆秋涵瑞王明军孙浩...
    95-103页
    查看更多>>摘要：铅铋快堆中,燃料包壳或堆内结构材料会受铅铋合金腐蚀而脱落,堵塞冷却剂通道,引起局部传热恶化,最终导致包壳失效,因此需要分析堵流条件下组件内流动换热特性.绕丝组件结构复杂,非结构化网格划分方法网格量大,对计算资源要求较高.为减少网格量,采用基于径向基函数(RBF)的网格变形法对光棒组件网格进行变形,得到带绕丝组件全六面体网格并开展数值计算.与实验数据相比,全六面体网格计算结果与实验值符合良好,其网格量远少于非结构化网格,能够实现带绕丝组件堵流事故快速计算.开展典型61棒带绕丝组件堵流计算,结果显示柱状堵流流场恢复更快而局部温升更高;板状堵流流场需要更长距离恢复但局部温升小.

    铅铋快堆组件堵流事故计算流体动力学(CFD)径向基函数(RBF)网格变形

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    带格架棒束子通道单相湍流交混轴向演化特性实验研究

    刘莎莎马在勇张锐孙皖...
    104-109页
    查看更多>>摘要：子通道间的湍流交混是影响堆芯内热工参数准确计算的关键因素,对于提升反应堆安全分析的精度具有重要意义.对于带格架棒束子通道间湍流交混,现有研究常采用热扩散系数研究其平均效应,缺乏对其轴向演化特性的详细分析.本文基于示踪剂分析方法,对带格架与不带格架的双子通道单相湍流交混的轴向演化特性开展了实验研究.实验结果表明格架对于单相湍流交混具有显著增强作用.相对于无格架工况,格架处由于格架强扰动和横流作用湍流交混增强作用最强,格架近下游由于反向横流作用增强作用最弱,格架远下游略强于格架上游,且增强作用可以持续较长距离.

    格架棒束子通道轴向单相湍流交混

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    燃料组件辐照后出堆及脱水过程传热特性研究

    岳潇卜仁越梅星李科均...
    110-115页
    查看更多>>摘要：为建立燃料组件在研究堆考验回路内辐照后出堆冷却过程的传热特性分析方法,本研究以高通量工程试验堆(HFETR)考验回路辐照后的某型压水堆燃料组件为对象,对其在辐照考验后的出堆过程及脱水过程进行计算流体动力学(CFD)模拟,建立了三维流场、温度场计算模型并计算获得各自的传热特性.研究结果表明,出堆过程流体最高温度大于组件出口温度;而在室温较低的情况下,脱水后组件散热情况更好,可提前进行脱水过程.该方法可以计算出堆过程所允许最大时间及达到脱水条件所需冷却时间,能够用于研究堆考验回路内辐照后燃料组件出堆冷却过程传热特性的分析及预测.

    计算流体动力学(CFD)模拟考验回路燃料组件辐射换热自然对流

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    半椭球堵流结构对窄通道流动传热特性的大涡模拟研究

    刘珺瑞熊进标
    116-123页
    查看更多>>摘要：为研究半椭球堵流结构对窄通道内冷却剂流动传热特性的影响,针对高度为窄边宽1/2的半椭球堵流结构开展了大涡模拟,分析了堵流结构下游的时均速度场、湍动能和温度分布,研究了堵流结构附近的流动传热特征.半椭球堵流结构下游流场有显著的三维特性,存在绕流及边界层分离形成的回流区、剪切层、主流区和再发展区等特征区域.结合时均温度场及局部努塞尔数(Nu)的变化规律,研究了堵流结构对窄通道传热的影响机制.分析发现,半椭球底面侧壁面附近回流区及其顶部壁面再发展区内,由于热流体聚集,缺乏主流低温流体冲扫,出现局部Nu极小值和局部高温.总体上看,半椭球堵流结构对窄通道速度场和温度场的展向影响范围为5倍半椭球长半轴范围.

    窄通道半椭球堵流结构流动结构传热不均匀性

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    基于Modelica的超临界二氧化碳布雷顿循环系统热力学特性模拟

    张利琴黄彦平曾小康宫厚军...
    124-131页
    查看更多>>摘要：Modelica是一种大型复杂系统建模的开源式面向对象语言,由瑞典的非盈利组织Modelica协会开发.本文对Modelica语言用于超临界二氧化碳布雷顿循环系统热力学特性仿真进行了探索.基于压缩机、透平、回热器和冷却器等关键设备的机理关系式,开发了基于Modelica语言的超临界二氧化碳模型库,基于可视化界面拖拽式建模构建了单级回热循环系统仿真模型,基于Modelica语言构建的平台Mworks的求解器进行了稳态求解.通过与SCTRAN/CO2计算结果对比,验证了 Modelica模型的可靠性和Modelica语言用于超临界二氧化碳布雷顿循环系统热力学特性仿真的可行性,分析了单级回热循环的瞬态特性.

    Modelica超临界二氧化碳系统仿真布雷顿循环

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    19棒束螺旋十字燃料组件临界热流密度实验研究

    傅俊森肖瑶陈硕张伟...
    132-138页
    查看更多>>摘要：燃料组件是反应堆的重要组成部件,临界热流密度是决定燃料组件性能的最关键参数之一.参考上海交通大学热工水力实验室的螺旋十字燃料元件参数,设计了 19棒束螺旋十字燃料组件并开展临界热流密度特性实验研究,建立了一套适用于均匀发热全长螺旋燃料组件棒束临界热流密度测量方法,获得了螺旋燃料组件临界热流密度数据库,并对实验结果进行了分析.结果表明:临界功率随入口温度升高而线性降低,随着压力和干度的增大而减小,随质量流速的增大而增大.引入周向不均匀因子,建立了螺旋燃料临界热流密度预测模型,实验值(M)/预测值(P)数据的统计分布呈现正态分布,且均匀分布在1附近,证明了关系式的可靠性和准确性.所用实验技术和模型开发方法具有通用性,可应用于同类螺旋燃料组件临界热流密度特性研究.

    燃料组件螺旋十字燃料临界热流密度周向不均匀因子

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    FeCrAI合金中高温水蒸气氧化增重模型研究

    刘臻张晓红乔英杰何琨...
    139-145页
    查看更多>>摘要：通过预测FeCrAl合金在不同温度下的水蒸气氧化行为,从而为反应堆失水事故(LOCA)下的FeCrAl包壳性能演化仿真提供模型.本文基于反应控制与扩散控制的氧化机制,提出了两段式的氧化增重微分模型,并给出了模型参数标定方法.结合实验提供的FeCrAl合金在高温(900～1200℃)与中温(400℃)条件下的水蒸气氧化增重数据,模型能够统一描述400～1200℃温度区间内的FeCrAl合金氧化增重行为,与实验数据的误差控制在20％以内.同时观测到,反应-扩散机制的临界增重在400～900℃时基本不变,在更高温度时显著上升,其原因是高温时氧化层生长过快,难以形成致密的氧化保护层.考虑实际LOCA时初始水腐蚀氧化层的影响以及气压变化,模型给出了相对应的修正方案.本研究有望为FeCrAl合金包壳在LOCA下的失效行为仿真提供氧化增重模型与数据.

    FeCrAl合金耐事故燃料(ATF)氧化增重高温水蒸气氧化失水事故(LOCA)

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    Fe+Cr及Si含量对Zr-4合金耐腐蚀性能的影响

    岳慧芳庞华高博高士鑫...
    146-153页
    查看更多>>摘要：为了优化国产Zr-4合金的耐腐蚀性能,在420℃、10.3 MPa的高温高压水蒸气加速腐蚀条件下,研究了合金元素Fe+Cr以及杂质元素Si对国产Zr-4合金耐腐蚀性能的影响.结果表明:在美国材料实验学会(ASTM)规定的Fe+Cr含量范围内(0.28 wt％～0.37 wt％,wt％表示质量分数),Fe+Cr含量越高,析出的第二相数目越多、尺寸越大,越有利于材料耐腐蚀性能提升.在420℃水蒸气中腐蚀126 d后,当Fe+Cr含量从0.28 wt％增加到0.37 wt％时,Zr-4合金的腐蚀增重降低约30％.Zr-4合金在1100℃淬火时,当Si含量低至10mg/kg时,形成粗大的平行板条结构;而增加Si含量到100mg/kg后,析出的细小Zr3Si为α相提供形核位置,使得组织中出现网篮结构和细小的平行板条结构.网篮结构能促使组织中第二相分布更均匀弥散,因此,高Si含量的Zr-4合金表现出更优良的耐腐蚀性能.

    Zr-4合金Fe+Cr含量Si含量耐腐蚀性能

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    大承载隔振器性能设计与试验研究

    李星照马伟杰刘昊文杜新新...
    154-160页
    查看更多>>摘要：采用碟形弹簧与磁流变液相结合的方式,针对核动力系统重型设备设计了一种大承载隔振器.该隔振器采用磁流变液阻尼器作为主要阻尼部件,采用小刚度和大刚度碟形弹簧复合组件作为主要承载结构.通过对碟形弹簧复合组件进行分析设计,确定复合组件的结构参数,构造隔振器样品.对隔振器样品进行动静刚度和阻尼比性能测试,结果表明该隔振器的额定承载达到llt,额定承载下固有频率约为6.2 Hz,在主要隔振频率范围内的动刚度和阻尼比性能较为稳定.但动刚度和阻尼比受振动幅度影响较大,当振动幅度由0.05 mm提高至0.2 mm时,动刚度由约100 kN/mm降低至约45 kN/mm,阻尼比由约0.07提高至约0.19.本文研究可为后续工程应用提供技术参考和支撑.

    隔振器大承载碟形弹簧刚度阻尼比

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