多分支母管參數(shù)化建模與一維三維耦合方法研究.pdf

1、核動(dòng)力裝置主蒸汽系統(tǒng)（VVP）的功能是將蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的飽和蒸汽輸送至各用汽設(shè)備。在這一過程中，來自不同蒸汽發(fā)生器的蒸汽被匯集到蒸汽母管中，而后被分配到汽輪機(jī)高壓缸、汽水分離再熱器、除氧器等用汽設(shè)備中。主蒸汽系統(tǒng)由蒸汽母管，母管上游與蒸汽發(fā)生器連接的主蒸汽管道，母管下游與用汽設(shè)備連接的供汽管道及閥門組件，疏水裝置等組成。核動(dòng)力裝置二回路系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，在很大程度上取決于系統(tǒng)蒸汽流量分配的合理性和準(zhǔn)確性。因此，在設(shè)計(jì)和驗(yàn)證過程中

2、必須要嚴(yán)格控制系統(tǒng)內(nèi)部的流量分配。
　　針對(duì)核動(dòng)力裝置主蒸汽系統(tǒng)，傳統(tǒng)的研究方法主要包括實(shí)驗(yàn)研究、三維數(shù)值模擬以及一維系統(tǒng)仿真。實(shí)驗(yàn)研究耗費(fèi)大量的人力物力，且實(shí)驗(yàn)周期長、投入大，難以直觀展示系統(tǒng)內(nèi)部流場、壓力場的分布狀態(tài)及瞬態(tài)特性；三維數(shù)值模擬雖然部分克服了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究的弊端，但龐大的系統(tǒng)網(wǎng)格數(shù)量對(duì)計(jì)算機(jī)性能提出了過高的要求；相對(duì)于三維數(shù)值模擬，一維系統(tǒng)仿真可以顯著降低模型的復(fù)雜程度，減少仿真計(jì)算所用時(shí)間，但一維仿真模型不能模擬設(shè)

3、備內(nèi)部流場分布，并且對(duì)彎管、T型管等特殊形狀管道內(nèi)流體的仿真精度較低。針對(duì)一維和三維仿真軟件各自存在的不足，一種比較有效的解決方案是采用一維/三維耦合計(jì)算。對(duì)關(guān)鍵設(shè)備，如蒸汽母管，應(yīng)用CFD軟件進(jìn)行三維數(shù)值模擬；對(duì)蒸汽系統(tǒng)其他設(shè)備管道，應(yīng)用流網(wǎng)分析軟件進(jìn)行一維仿真計(jì)算，并通過接口程序傳遞邊界數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)耦合計(jì)算。
　　本文應(yīng)用 C＃語言編寫接口程序，實(shí)現(xiàn)三維流體計(jì)算軟件 Fluent與一維流體仿真軟件Flowmaster的雙向耦合計(jì)算

4、，研究主蒸汽系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)條件下的流場、壓力場分布及特定瞬態(tài)條件下各支管的耦合擾動(dòng)效應(yīng)。并對(duì)影響耦合計(jì)算的因素，如初場設(shè)置、耦合因子、支管長度等進(jìn)行比較分析，以保證耦合計(jì)算準(zhǔn)確性，提高耦合計(jì)算收斂性。
　　開發(fā)“多分支母管結(jié)構(gòu)三維模型參數(shù)化建模軟件”，實(shí)現(xiàn)多分支母管結(jié)構(gòu)三維模型參數(shù)化建模與結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分功能。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)控制變量原則研究母管長度、直徑以及分支管路布置形式對(duì)蒸汽系統(tǒng)流場、壓力場的影響，總結(jié)多分支母管結(jié)構(gòu)模型優(yōu)化設(shè)計(jì)原則