CN111581806A - 瞬变外力对动态自反馈条件下通道内chf的影响分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种瞬变外力对动态自反馈条件下通道内CHF的影响分析方法，瞬变外力对自然循环工况下通道内CHF的影响因子包括宏观影响因子和微观影响因子；宏观影响因通过瞬变外力下的流量对应的静止条件下的CHF值与静止条件的流量对应的静止条件下的CHF值地比值获得；微观影响因子通过瞬变外力下的通道内的CHF值与进口参数相同的静止条件下的CHF值的比值获得；通过乘积法求解耦合瞬变外力对反应堆自然循环工况下通道内CHF的影响因子，最终获得瞬变外力对自然循环工况下DNBR限值修正系数。本发明可用于分析不同装置中瞬变外力对自然循环工况下通道内DNBR限值修正系数，且具有一定的可推广性。

Description

瞬变外力对动态自反馈条件下通道内CHF的影响分析方法
技术领域
本发明涉及核动力技术领域，具体涉及一种瞬变外力对动态自反馈条件下通道内CHF的影响分析方法。
背景技术
为了提高核动力舰船的隐蔽性，自然循环运行工况是目前核动力舰船研究的重点。另外，核动力反应堆堆芯通道内的临界热流密度(Critical Heat Flux,CHF)关系到反应堆的安全，通过通道内偏离泡核沸腾比(Departure from Nucleate Boiling Ratio,DNBR)限值来表示通道内发生CHF的裕量，在陆基反应堆中DNBR限值是反应堆堆芯设计的准则，当DNBR限值应用到核动力舰船反应堆中时由于瞬变外力的影响需要对其进行修正，其修正值为瞬变外力对CHF的影响因子的最小值。核动力舰船在工作过程中会受海浪等影响发生倾斜、起伏和摇摆等，而倾斜条件对CHF的影响尤为重要。
目前国内DNBR限值修正系数是参考日本isshi的研究以及国内相关研究选取的，此值是在强迫循环条件下获得，强迫循环条件下瞬变外力对CHF的影响远小于自然循环的影响，因此，此值不能直接应用到自然循环工况下的堆芯设计。
经专利查新，目前国内外没有针对瞬变外力对自然循环工况下CHF影响因子的分析方法，因此，有必要研究一种瞬变外力对自然循环工况下CHF影响因子的分析方法，清晰、准确的表达瞬变外力对自然循环工况下通道内CHF的影响，能够应用于瞬变外力自然循环工况下DNBR限值的修正，从而在此设计准则条件下的对象能够运行于自然循环工况下，从而提高舰艇的隐蔽性和作战能力。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种瞬变外力对动态自反馈条件下通道内CHF的影响分析方法，本发明清晰、准确地表达了瞬变外力对自然循环工况下CHF各方面的影响，使得通过此分析方法得到的DNBR限值的修正系数能够应用于核动力舰艇反应堆的设计。
本发明通过下述技术方案实现：
一种瞬变外力对动态自反馈条件下通道内CHF的影响分析方法，瞬变外力对自然循环工况下通道内CHF的影响因子包括宏观影响因子和微观影响因子：
其中，宏观影响因子kf如式(1)所示：
Figure BDA0002475979500000011
qc(GJZ-ΔG)表示瞬变外力下的流量对应的静止条件下的CHF值；qc(GJZ)表示静止条件的流量对应的静止条件下的CHF值；
其中微观影响因子kL如式(2)所示：
Figure BDA0002475979500000021
qHY,CHF(GJZ-ΔG)表示瞬变外力下的通道内的CHF值；qc(GJZ-ΔG)表示进口参数相同的静止条件下的CHF值；所述进口参数包括温度、流速、压力；
上述GJZ表示静止条件的流量，ΔG表示瞬变外力场带来的流速变化量。
进一步地，静止条件下沸腾临界关系式如式(3)所示：
qc＝f(G,x,P) (3)；
G表示静止条件下通道内流量；x表示出口含汽率，P表示出口处压力。
进一步地，所述瞬变外力包括倾斜、起伏和摇摆。
进一步地，瞬变外力对自然循环工况下通道内CHF的影响因子值k为宏观影响因子和微观影响因子的乘积：k＝kf×kL。
瞬变外力对动态自反馈条件下堆芯DNBR限值修正系数的分离式求解方法，通过乘积法求解耦合瞬变外力对反应堆自然循环工况下通道内CHF的影响因子，最终获得瞬变外力对自然循环工况下DNBR限值修正系数；
其中，瞬变外力对反应堆自然循环工况下通道内CHF的影响因子基于上述的瞬变外力对动态自反馈条件下通道内CHF的影响分析方法获得。
进一步地，所述瞬变外力对自然循环工况下DNBR限值修正系数的计算公式如下式所示：
K＝KQX×KSQ×KYB；
其中，K表示瞬变外力对自然循环工况下DNBR限值修正系数；
KQX表示倾斜瞬变外力下CHF的最小影响因子；
KSQ表示瞬变外力下CHF的最小影响因子；
KYB表示摇摆瞬变外力下CHF的最小影响因子。
本发明具有如下的优点和有益效果：
本发明提出的瞬变外力对自然循环工况下CHF影响因子的分解式分析方法，未见国内外存在相关报道，填补了国内空白，填补瞬变外力对自然循环工况下通道内CHF影响因子的分析方法的空白，并清晰、准确的表达瞬变外力对自然循环工况下CHF的各方面的影响；解决了瞬变外力对自然循环工况下CHF的影响因子不具有拓展性的问题，通过此分析方法得到的DNBR限值的修正值能够应用于核动力舰艇反应堆堆芯设计所需的准则中。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明的瞬变外力对自然循环工况下CHF的影响分解分析结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
本实施例提供了一种瞬变外力对动态自反馈条件下通道内CHF的影响分析方法，本发明首先通过实验对瞬变外力自然循环工况下通道内的CHF影响因素开展了研究工作，并获得了静止条件下的CHF的关系式。通过实验研究发现瞬变外力对自然循环工况下CHF的影响分两个方面，宏观方面和微观方面，CHF影响因子的分离式求解方法是将两方面的影响分开求解，如图1所示。具体步骤如下：
步骤1，根据实验数据拟合得到静止条件下沸腾临界关系式：qc＝f(G,x,P)。
步骤2，求解典型瞬变外力对自然循环工况下通道内CHF的宏观方面的影响，宏观方面的影响主要是由于瞬变外力改变了系统的流量从而引起局部参数的改变。通过实验研究瞬变外力带来的流量的变化量ΔG。
倾斜条件：ΔG＝GQX-GJZ；
瞬变外力场条件：ΔG＝G波谷-GJZ；
根据实验数据拟合得到静止条件下沸腾临界关系式qc＝f(G,x,P)，求解静止条件的流量与瞬变外力下的流量对应的静止条件下沸腾临界值(CHF值)，瞬变外力下流量对应的CHF值与静止条件下流量对应的CHF值的比值为宏观影响因子kf：
Figure BDA0002475979500000031
qc(GJZ-ΔG)表示瞬变外力下的流量对应的静止条件下的CHF值；qc(GJZ)表示静止条件的流量对应的静止条件下的CHF值。
步骤3，求解典型瞬变外力对对自然循环工况下通道内CHF的微观方面的影响，微观方面的影响主要是由于瞬变外力改变了通道内气泡、液膜的分布等局部特性，从而引起CHF的改变。此部分影响通过瞬变外力下对应的通道内的CHF值与进口参数相同的静止条件下的CHF的比值求得微观影响因子kL：
Figure BDA0002475979500000041
qHY,CHF(GJZ-ΔG)表示瞬变外力下的通道内的CHF值；qc(GJZ-ΔG)表示进口参数相同的静止条件下的CHF值；所述进口参数包括温度、压力和流速。
步骤4，求解某典型瞬变外力对自然循环工况下通道内CHF的影响因子，瞬变外力对自然循环工况下通道内CHF的影响因子值k为宏观影响因子和微观影响因子的乘积：k＝kf×kL。
步骤5，依据步骤1至4，依次计算倾斜条件、起伏条件和摇摆条件对自然循环工况下通道内CHF的影响因子，并获得倾斜条件、起伏条件和摇摆条件对自然循环工况下通道内CHF的最小影响因子KQX、KSQ、KYB。
步骤6，通过乘积法求解耦合瞬变外力对反应堆自然循环工况下通道内CHF的影响因子，最终获得瞬变外力对自然循环工况下DNBR限值修正系数。瞬变外力对自然循环工况下DNBR限值修正系数的计算公式如下式所示：
K＝KQX×KSQ×KYB；
其中，K表示瞬变外力对自然循环工况下DNBR限值修正系数；
KQX表示倾斜瞬变外力下CHF的最小影响因子；
KSQ表示瞬变外力下CHF的最小影响因子；
KYB表示摇摆瞬变外力下CHF的最小影响因子。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.瞬变外力对动态自反馈条件下通道内CHF的影响分析方法，其特征在于，瞬变外力对自然循环工况下通道内CHF的影响因子包括宏观影响因子和微观影响因子：
其中，宏观影响因子kf如式(1)所示：
Figure FDA0002475979490000011
qc(GJZ-ΔG)表示瞬变外力下的流量对应的静止条件下的CHF值；qc(GJZ)表示静止条件的流量对应的静止条件下的CHF值；
其中，微观影响因子kL如式(2)所示：
Figure FDA0002475979490000012
qHY,CHF(GJZ-ΔG)表示瞬变外力下的通道内的CHF值；qc(GJZ-ΔG)表示进口参数相同的静止条件下的CHF值；所述进口参数包括温度、流速、压力；
上述GJZ表示静止条件的流量，ΔG表示瞬变外力场带来的流速变化量。
2.根据权利要求1所述的瞬变外力对动态自反馈条件下通道内CHF的影响分析方法，其特征在于，静止条件下沸腾临界关系式如式(3)所示：
qc＝f(G,x,P) (3)；
G表示静止条件下通道内流量；x表示出口含汽率，P表示出口处压力。
3.根据权利要求1所述的瞬变外力对动态自反馈条件下通道内CHF的影响分析方法，其特征在于，所述瞬变外力包括倾斜、起伏和摇摆。
4.根据权利要求1至3任一项所述的瞬变外力对动态自反馈条件下通道内CHF的影响分析方法，其特征在于，瞬变外力对自然循环工况下通道内CHF的影响因子值k为宏观影响因子和微观影响因子的乘积：k＝kf×kL。
5.瞬变外力对动态自反馈条件下堆芯DNBR限值修正系数的分离式求解方法，其特征在于，通过乘积法求解耦合瞬变外力对反应堆自然循环工况下通道内CHF的影响因子，最终获得瞬变外力对自然循环工况下DNBR限值修正系数；
其中，瞬变外力对反应堆自然循环工况下通道内CHF的影响因子基于权利要求1至4任一项所述的瞬变外力对动态自反馈条件下通道内CHF的影响分析方法获得。
6.根据权利要求5所述的瞬变外力对动态自反馈条件下堆芯DNBR限值修正系数的分离式求解方法，其特征在于，所述瞬变外力对自然循环工况下DNBR限值修正系数的计算公式如下式所示：
K＝KQX×KSQ×KYB；
其中，K表示瞬变外力对自然循环工况下DNBR限值修正系数；
KQX表示倾斜瞬变外力下CHF的最小影响因子；
KSQ表示瞬变外力下CHF的最小影响因子；
KYB表示摇摆瞬变外力下CHF的最小影响因子。
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