超臨界水簡(jiǎn)化熱力系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究.pdf

1、超臨界水堆作為由第四代核能系統(tǒng)國(guó)際論壇(GIF)提出的六種先進(jìn)反應(yīng)堆之一，具有廣闊的發(fā)展前景。超臨界水堆的研發(fā)引起世界許多國(guó)家的關(guān)注，而且《超臨界水堆關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題的基礎(chǔ)研究》已經(jīng)被我國(guó)列為“973國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃”項(xiàng)目。相比于目前的輕水反應(yīng)堆而言，超臨界水堆具有熱效率高、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、裝置尺寸小和經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，但超臨界水在堆芯入口和出口之間有較大的溫度差（系統(tǒng)壓力為25MPa，出入口溫度分別為500℃和280℃），致使其密度就會(huì)發(fā)

2、生劇烈變化（從堆芯入口780kg/m3變化到出口90kg/m3），這就容易引發(fā)系統(tǒng)振蕩，從而可能導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生不穩(wěn)定現(xiàn)象，所以超臨界水堆的穩(wěn)定性問(wèn)題引起諸多學(xué)者的廣泛關(guān)注。 本文主要研究超臨界水系統(tǒng)的穩(wěn)定性，引入超臨界水簡(jiǎn)化熱力系統(tǒng)模型，并給出其熱工水力方程、初始條件和邊界條件。通過(guò)比較，選用合適的適用于超臨界流體的摩擦系數(shù)計(jì)算公式。采用微擾動(dòng)線性化及Laplace變換，對(duì)熱力系統(tǒng)的非線性守恒方程線性化，建立入口質(zhì)量流速擾動(dòng)和系統(tǒng)

3、壓降擾動(dòng)之間的傳遞函數(shù)，并推導(dǎo)系統(tǒng)的特征方程。運(yùn)用控制理論求得特征方程的根，通過(guò)判斷特征根的實(shí)部是否大于零得到系統(tǒng)的穩(wěn)定邊界點(diǎn)，并用無(wú)量綱的次擬臨界數(shù)和過(guò)擬臨界數(shù)建立穩(wěn)定邊界圖，文中還考察一些重要參數(shù)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定邊界、階躍響應(yīng)和衰減比的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)在擬臨界點(diǎn)附近存在不穩(wěn)定區(qū)域；增大系統(tǒng)阻力、流體入口速度或系統(tǒng)壓力有利于系統(tǒng)穩(wěn)定，但改變摩擦阻力或系統(tǒng)壓力對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定邊界的影響并不明顯；而增加加熱段長(zhǎng)度、增大水泵反饋函數(shù)或重力加速度