超臨界壓力區域流動不穩定研究

《超臨界壓力區域流動不穩定研究》是依託西安交通大學，由王海軍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：超臨界壓力區域流動不穩定研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王海軍
• 依託單位：西安交通大學

中文摘要

作為超臨界水冷堆的設計和研究基礎，進行超臨界壓力區域流動不穩定性研究具有重要的實際意義和理論價值。本項目針對超臨界水冷堆堆芯的結構特點，進行超臨界壓力區域流動不穩定性研究，包括方形環腔單通道及並聯通道超臨界區流動不穩定實驗研究、超臨界壓力區方形環腔流動不穩定特徵的理論分析，結合超臨界壓力擬臨界點水物性的劇烈變化特性，利用實驗和理論分析結合的方法，得出超臨界壓力區方形環腔單通道和並聯通道內發生流動不穩定的基本特徵以及影響因素，分析不穩定發生的機理，得出超臨界區水冷堆堆芯通道內流動不穩定的預測模型，為我國發展新一代反應堆提供理論和技術基礎。

結題摘要

作為第四代核反應堆，超臨界水冷堆可以進一步提高輕水堆的經濟性並且可以同時充分利用超臨界火力發電的相關技術，是我國未來電力發展的主要方向，同時超臨界火電技術也在迅猛發展。本項目針對超臨界流動不穩定性進行了實驗和數值模擬研究，為超臨界水冷堆的設計和安全運行以及超臨界火電相關技術提供了重要的數據和理論支撐。通過對並聯內螺紋管亞臨界條件下的不穩定性研究，獲得了超臨界水冷堆在滑壓運行階段出現流動不穩定的特徵規律及內在機理，分析了主要影響因素。結果表明，系統壓力和系統可壓縮容積對壓力降型脈動有較大影響，當系統壓力大於6MPa時或者系統上游不加入脈衝箱時就不會產生壓力降型脈動。另外，不管是壓力降型脈動還是密度波型脈動，在相同的工作條件下，垂直並聯內螺紋管的系統穩定性基本上高於傾斜內螺紋管。通過對超臨界方形環腔單通道和垂直上升並聯管的流動不穩定性實驗發現了超臨界條件下可能發生擬臨界點脈動、類壓力降型脈動以及密度波型脈動等三種主要脈動。詳細研究了三種主要脈動的基本特徵以及各主要參數對三種脈動的影響。研究發現了當實驗工況和系統結構確定時熱負荷是決定流動不穩定性的唯一因素。擬臨界點脈動產生的必備條件是實驗段入口較低而實驗段出口水溫必須達到擬臨界點溫度。在同種工況下，發生擬臨界點型脈動、類壓力降型脈動和密度波型脈動的界限熱負荷依次增大。系統結構對擬臨界點脈動和類壓力降型脈動影響較大，減少系統的可壓縮容積可以大大減少擬臨界點脈動和類壓力降型脈動的發生。無論發生哪種脈動，增加質量流量或者系統壓力均有利於系統的穩定。利用數值模擬軟體對超臨界條件下進行了流動不穩定CFD研究，獲得了超臨界流動不穩定性的計算方法，得到更寬廣參數範圍內流動不穩定性的特徵、產生的機理以及各主要參數的影響。