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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CFD方法的铅铋堆组件操作头射流搅混特性研究

    张吉王莹杰王明军田文喜...
    77-86页
    查看更多>>摘要：在铅铋堆上腔室内,不同功率组件流出的铅铋搅混过程中流体温度波动可能导致固体结构发生热疲劳,危害铅铋堆运行安全.本文基于计算流体动力学(CFD)方法,建立了适用于铅铋堆组件操作头射流模拟的计算模型并通过实验数据进行了验证,之后对不同入口参数的操作头射流工况进行了模拟.研究结果表明:入口温差的增加会导致操作头下游轴向截面上温度分布不均匀性显著增加,且影响范围持续到测量柱的位置,在计算工况范围内,温差每减小20 K时,下游各个截面上温度均方根约减小23.5％;入口速度增加使得二次流增加,但是二次流强度会减小,在计算范围内搅混程度随入口速度增加呈现先减小后增大的变化趋势.本文可为铅铋堆组件操作头下游流场分析、操作头结构优化设计和堆芯流量分配设计等研究提供参考.

    射流搅混堆芯出口铅铋合金计算流体动力学(CFD)

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    3×3花瓣形燃料棒-冷却剂耦合作用下子通道内过冷流动沸腾特性数值研究

    杜利鹏宋尚典蔡伟华蒋泽平...
    87-95页
    查看更多>>摘要：为推动花瓣形燃料棒在水冷堆中的工程应用,必须了解冷却剂在花瓣形燃料棒束子通道内过冷流动沸腾特性.为此,本研究采用欧拉两流体模型和壁面沸腾模型,开展了 3×3花瓣形燃料棒-冷却剂耦合作用下过冷流动沸腾数值研究.利用模拟结果探究不同子通道内空泡份额、壁面温度、横向流速等参数分布,以及均匀加热方式与轴向余弦加热方式对流动与换热的影响.结果表明,角燃料棒上最先出现过冷沸腾,随着加热功率增加,角、边、中心燃料棒上的过冷沸腾起始点(ONB)位置不均匀性减小;在相同加热条件下,角燃料棒上ONB处壁面过热度最大,其次是边燃料棒,中心燃料棒最小;燃料棒内凹弧处表面热流密度大于外凸弧处.总加热量一定的条件下,余弦加热和均匀加热相比,其壁面分布不均匀性降低.

    小型反应堆花瓣形燃料棒过冷沸腾过冷沸腾起始点(ONB)

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    堆内构件正方形布置开圆孔平板结构辐照效应温升半解析解

    林炳炽徐晓孔小飞刘攀...
    96-102页
    查看更多>>摘要：压水堆堆内构件中存在较厚的多孔板结构,其辐照效应带来的温升比较显著.由于结构的复杂性,其温升一般通过有限元方法计算得到.针对堆内构件正方形布置开圆孔平板结构,本文采用半解析方法计算其在辐照效应下的最大温升,得到了该结构的温升计算公式,并将其计算结果与有限元结果进行对比,结果表明:当Y释热率峰值的径向范围大于4倍孔心间距时,公式计算的最大温升与有限元结果偏差在2％以内,且公式计算的最大温升所在位置厚度方向的温度分布与有限元结果比较吻合.

    辐照效应堆内构件多孔板温升半解析解

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    自然循环工况蒸汽发生器一回路流量分配特性分析

    栾行健王文宋嘉豪韩菲...
    103-110页
    查看更多>>摘要：自然循环是核动力系统一种特殊运行工况,此时蒸汽发生器内倒U型管束会发生反流现象,从而影响一二次侧换热功率与运行稳定性.本研究开发核动力装置蒸汽发生器内一次侧流量分配计算程序,以芬兰PACTEL压水反应堆实验验证计算程序准确性,并讨论了回路质量流量、管高及一次侧入口温度对倒U型管束蒸汽发生器流量分配的影响.结果表明,倒U型管束的管高越低、一次侧入口温度越低会导致出现反流的临界压降和临界流速越小;相较于倒U型管高度的变化,蒸汽发生器一次侧入口温度的变化更加显著地影响倒U型管束的流量分配;增加循环质量流量可抑制反流现象,随着回路质量流量增加至某一阈值时,倒U型管束反流将不再出现.

    蒸汽发生器自然循环反流倒U型流量分配

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    LOCUST软件再淹没模型验证与不确定性研究

    许荣栓夏航徐财红贺东钰...
    111-117页
    查看更多>>摘要：再淹没阶段是压水堆发生大破口失水事故(LBLOCA)后的重要阶段,为了评估系统软件LOCUST对该阶段的模拟能力,开展了 LOCUST软件再淹没模型验证与不确定性研究工作.基于RBHT实验台架实验结果对LOCUST软件再淹没模型进行了验证;同时采用响应曲面法对再淹没模型开展了不确定性分析,将壁面-液膜沸腾换热系数、壁面-汽膜沸腾换热系数和界面摩擦系数作为输入参数,采用响应曲面法获得了 RBHT实验台架实验段3个高度下加热棒表面最高温度的响应函数.验证计算结果与实验结果总体趋势符合良好,最高温度偏差在40 K以内.基于响应曲面法计算结果可知,95％的概率和95％的置信度下加热棒表面3个高度的最高温度最大偏差在20 K左右;当3个输入参数无量纲因子分别为1.951、1.233、0.1条件下,3个高度的最高温度计算值与实验值基本一致.

    再淹没LOCUSTRBHT不确定性

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    燃料包壳表面沉积层对气泡脱离直径与气泡脱离频率影响的实验研究

    蔡杰进胡致平邓日宁
    118-126页
    查看更多>>摘要：燃料包壳在压水堆运行中会形成表面沉积,其对包壳沸腾传热行为的影响机理尚不清楚.为探究包壳表面沉积层对气泡脱离直径和气泡脱离频率的影响规律,本研究基于常压下的流动沸腾可视化实验台架,采用包壳材料Zr-4合金为基板,对其进行逐层沉积得到不同厚度的SiO2沉积层来模拟燃料包壳表面沉积.通过开展流动沸腾实验对气泡脱离直径和气泡脱离频率进行气泡动力学分析,关注其与壁面过热度的变化规律,并与现有预测模型进行对比.研究发现:相比没有SiO2沉积层的表面,有SiO2沉积层的表面气泡脱离直径和气泡脱离频率更大,同时壁面过热度的增高会引起气泡脱离直径变大并加快气泡脱离壁面,在相同条件下工质过冷度和雷诺数对于气泡脱离频率的影响比气泡脱离直径更大;提出了符合本实验所有工况条件下改进的气泡脱离直径预测公式,改进后的预测计算式预测值与实验值的误差小于30％.

    流动沸腾实验表面沉积层气泡脱离直径气泡脱离频率

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    基于COSINE软件包子通道软件的换热模型和氧化关系式适应性研究

    程以炫孟召灿张昊章艺林...
    127-133页
    查看更多>>摘要：针对压水堆核电子通道软件中换热模型和氧化关系式对提高堆芯安全性和国产化软件模拟预测准确性的急迫需求,采用数值模拟技术在COSINE软件包子通道软件中分析换热模型和氧化关系式,并运用实验数据研究了不同理论关系式对沸腾换热性能和氧化量的影响.结果表明,该软件具有模拟棒束内临界前后换热模型的能力,其模拟结果和实验值吻合良好.在过热度小于4 K前,MAX模型计算核态沸腾适用性较好;在过热度大于4 K后,PLUS模型适用性较好.Dougall-Rohsenow模型计算膜态沸腾适用性较好.Baker-Juster模型在温度低于1374K前,略微高估氧化量;在温度高于1374K后,低估氧化量.

    子通道COSINE软件包壁面换热氧化量适应性

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    提高热离子能量转换效率的核心因素初析

    倪文涛罗琦钟武烨吕征...
    134-141页
    查看更多>>摘要：高效热离子能量转换技术是提升热离子燃料元件热电转换效率、推动空间热离子反应堆电源向更大功率和更长寿命迈进的核心关键技术.为探究提高热离子能量转换效率的核心因素,本文从热离子能量转换的基本原理出发,从发射极的改进、接收极的改进和电弧压降的降低三个方面综述了提升热离子燃料元件热电转换效率的方法.分析表明,大幅提升热电转换效率的明确方向是接收极的改进,关键是新一代低吸铯功函数接收极材料的研发.

    高效热离子能量转换技术热离子燃料元件热电转换效率接收极材料

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    基于POD方法的燃料棒模态特征及流致振动响应降阶模型研究

    闵光云姜乃斌
    142-149页
    查看更多>>摘要：本文搭建了一个快速预测燃料棒模态特征及流致振动响应的降阶模型(ROM).首先,基于有限元分析软件ANSYS的批处理功能得到不同刚度下燃料棒的模态数据,将模态数据组装成快照矩阵.接着,基于商用数学软件MATLAB和半经验公式批量计算燃料棒的流致振动响应,将流致振动响应数据组装成快照矩阵.然后,采用本征正交分解(POD)方法将快照矩阵投影到低维空间,并根据特征值大小选出能量占比最高的POD模态.基于选出的POD模态将快照矩阵重构回物理空间,实现了模态和流致振动响应的快速计算.研究发现:对于1阶模态和流致振动响应的重构,刚度越小所需要的POD模态数量越多;对于相同刚度下不同阶模态的重构,模态阶次越高,所需要的POD模态数量越多.本文研究结果对于燃料棒模态特征和流致振动响应的快速计算具有一定的意义.

    本征正交分解(POD)方法燃料棒降阶模型(ROM)模态特征流致振动响应

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    考虑热分层效应的格林函数法在疲劳监测系统快速计算中的应用

    陈蓉章贵和梁恩铭
    150-154页
    查看更多>>摘要：针对在疲劳监测系统中考虑热分层效应的情况下如何实现快速计算展开了分析.提出了一种考虑热分层效应的格林函数计算方法,同时使用该方法针对波动管弯头模型在假定瞬态下的热分层应力进行了计算研究并与有限元方法进行了对比,验证本文方法的合理性和准确性.结果表明,本文提出的在格林函数基础上叠加考虑热分层效应的计算方法具有高效、快速、准确的特点,可应用于弯头拐角处的应力苛刻位置.目前该方法已应用于核电厂设备的疲劳监测系统.

    热分层格林函数法疲劳监测系统

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