核动力系统热工水力计算方法PDF电子书下载

第1章 冷却剂热工水力计算的基本模型 1

1.1 稳态工况下的热工水力模型 1

1.1.1 一维稳态单相流动的基本守恒方程 1

1.1.2 一维稳态两相流动的基本守恒方程 2

1.2 瞬态工况下的热工水力模型 5

1.2.1 一维流动时的基本热工水力模型 6

1.2.2 三维流动时的基本热工水力模型 12

参考文献 14

第2章 相关传热及水力学模型 16

2.1 对流换热模型 16

2.1.1 单相液体对流传热 16

2.1.2 欠热沸腾区传热 18

2.1.3 饱和沸腾区传热 18

2.1.4 稳定膜态沸腾区或缺液区对流传热 20

2.1.5 单相蒸汽对流传热 21

2.1.6 界限含汽量计算 21

2.1.7 过渡沸腾传热 21

2.1.8 作者在科研中所选公式汇总 23

2.1.9 凝结换热 24

2.1.10 管外壁与空气换热 25

2.2 热传导模型 26

2.2.1 燃料元件热传导方程 27

2.2.2 包壳导热方程 27

2.2.3 蒸汽发生器换热管管壁导热方程 28

2.3 间隙导热 28

2.4 阻力系数 32

2.4.1 单相摩擦阻力系数关系式 32

2.4.2 两相摩擦阻力系数关系式 33

2.4.3 局部阻力系数关系式 35

参考文献 36

第3章 辅助模型 39

3.1 空泡份额模型 39

3.1.1 饱和沸腾区的空泡份额 39

3.1.2 欠热沸腾区的空泡份额 40

3.2 临界热流密度及DNBR的计算 47

3.2.1 qCHF计算关系式 48

3.2.2 qCHF表 52

3.2.3 qCHF及DNBR的计算结果比较及讨论 55

3.2.4 两相流动不稳定性对qCHF的影响 58

3.2.5 重水堆的qCHF与临界功率比 61

3.2.6 临界热流密度的机理模型 62

3.3 堆芯中子动力学方程 75

3.3.1 堆芯中子动力学方程 75

3.3.2 反应性反馈 76

参考文献 77

第4章 核动力系统稳态与瞬态热工计算实例 80

4.1 概述 80

4.2 系统及设备数学物理模型 82

4.2.1 反应堆数学物理模型 82

4.2.2 蒸汽发生器数学物理模型 82

4.2.3 稳压器数学物理模型 84

4.3 主循环泵模型 86

4.3.1 主循环泵及四象限特性 86

4.3.2 主循环泵状态选择 88

4.3.3 环路冷却剂流量模型 88

4.4 非能动应急堆芯余热排出系统模型 89

4.5 管道与腔室数学物理模型 90

4.6 控制系统模型 91

4.6.1 反应堆功率控制系统模型 91

4.6.2 反应堆短周期保护 92

4.6.3 稳压器控制系统模型 92

4.6.4 蒸汽发生器的控制系统模型 94

4.7 辅助模型 95

4.8 仿真系统简介 95

4.9 MITARS程序 97

4.9.1 MITARS程序的编制 97

4.9.2 MITARS程序的验证及应用 99

4.10 MITARS的后续开发 102

4.10.1 MITARS-SyTar软件的编制 102

4.10.2 MITARS-SyTar软件的功能简介 103

4.10.3 MITARS-SyTar软件的界面简介 104

4.11 稳态自然循环和程序MISARS 109

4.11.1 MISARS程序的编制 109

4.11.2 MISARS程序的应用 110

参考文献 116

第5章 两相流数值分析技术和商用程序简介 120

5.1 两相流基本方程的闭合 121

5.2 数值解法简介 128

5.3 程序的输入、输出要求 139

5.4 典型的程序结构 144

5.5 当前开发的有关程序简介 145

5.5.1 TRAC程序 146

5.5.2 RELAP5程序 147

5.5.3 RETRAN程序 148

5.5.4 CATHARE程序 149

5.5.5 COBRA-TRAC程序 150

5.5.6 PHOENICS程序 151

5.5.7 严重事故分析程序 154

5.5.8 TEXAS-Ⅵ蒸汽爆炸分析程序 155

5.5.9 其他程序 156

参考文献 157

第6章 关键热工水力现象的基本模型 160

6.1 临界流 160

6.1.1 临界流的定义 160

6.1.2 单相临界流 161

6.1.3 两相临界流 163

6.1.4 过热蒸汽临界流 166

6.2 两相流动不稳定性 167

6.2.1 两相流动不稳定性的分类 168

6.2.2 两相流动不稳定性的判别准则 170

6.3 超临界条件下流动不稳定性 192

参考文献 195

第7章 新方法在反应堆热工水力数值模拟方面的应用 199

7.1 小波分析、人工神经网络及遗传算法的应用 199

7.1.1 小波分析 199

7.1.2 人工神经网络 201

7.1.3 遗传算法 204

7.1.4 遗传神经网络 205

7.1.5 小波神经网络 205

7.2 粒子法及其应用 207

7.2.1 粒子法的提出 207

7.2.2 移动粒子半隐式（MPS）方法 208

7.2.3 MPS方法的应用举例 216

7.3 核动力系统多尺度耦合的数值模拟计算 221

7.3.1 多尺度模拟方法简介 221

7.3.2 国内外研究现状 223

7.3.3 物理热工耦合 224

7.3.4 热工水力多尺度耦合 226

参考文献 227

第8章 先进反应堆系统及其热工水力分析 232

8.1 超临界水冷堆 232

8.1.1 超临界水冷堆概况 232

8.1.2 超临界水冷堆研究历史及现状 233

8.1.3 超临界水冷堆的热工设计及安全分析 235

8.2 钠冷快堆 240

8.2.1 钠冷快堆概况 240

8.2.2 钠冷快堆研究历史及现状 241

8.2.3 钠冷快堆热工水力分析研究 243

8.3 熔盐堆 251

8.3.1 熔盐堆概况 251

8.3.2 熔盐堆的研究历史及现状 252

8.3.3 熔盐堆堆芯物理热工耦合及安全特性研究 256

8.4 铅铋快堆 263

8.4.1 铅铋快堆概况 263

8.4.2 铅铋快堆研究历史及现状 263

8.4.3 铅铋快堆热工水力分析及设计 266

8.5 行波堆 271

8.5.1 行波堆概况 271

8.5.2 行波堆研究历史及现状 273

8.5.3 钠冷行波堆热工水力设计及安全分析 274

8.6 球床式水冷堆 280

8.6.1 球床式水冷堆简介 280

8.6.2 球床式水冷堆的热工水力模型 282

8.6.3 球床式水冷堆热工水力分析 289

8.6.4 球床堆燃料堆积床CFD模拟 292

8.7 磁约束核聚变关键能量转换部件——实验包层 294

8.7.1 ITER计划和实验包层概况 294

8.7.2 氦冷固态陶瓷氚增殖剂实验包层概念（HCSB TBM） 297

8.7.3 液态金属氚增殖剂实验包层概念（DFLL-FBM） 301

8.7.4 聚变裂变混合堆实验包层概念设计 310

8.8 磁流体流动的数值计算 312

8.8.1 磁流体流动的迎风无网格配点法 313

8.8.2 数值求解 315

参考文献 316

第9章 运动条件下核动力装置的热工水力特性 325

9.1 运动条件下的运动条件附加力 325

9.1.1 非惯性系动量方程［2］ 326

9.1.2 典型运动条件附加力模型 329

9.1.3 耦合运动条件下的附加力模型 333

9.2 绕x轴、y轴或z轴摆动对管内冷却剂流动与换热的影响 336

9.2.1 绕x轴、y轴或z轴摆动对管内冷却剂流动特性的影响 336

9.2.2 绕x轴、y轴或z轴摆动对管内冷却剂传热特性的影响 339

9.3 运动条件对反应堆系统热工水力特性的影响 342

9.3.1 绕x轴、y轴或z轴摆动对自然循环流动不稳定性的实验研究 344

9.3.2 绕x轴、y轴或z轴摆动下自然循环流动不稳定性的非线性分析 349

9.4 运动条件下的临界热流密度特征 360

9.4.1 运动条件下临界热流密度的修正 360

9.4.2 运动条件下微液层蒸干机理模型 362

参考文献 367

附录A 水及水蒸气的物性 370

附录B 重水的物性 372

附录C 钠的物性 378

附录D 其他材料物性 380

附录E 物性计算的子程序模块 382

附录F AECL-UO qCHF表的数据 389