正弦扰动下蒸汽发生器两相流不稳定性分析.pdf

蒸汽发生器作为核电站一、二回路的枢纽，是一、二回路进行换热的关键设备，在整个核电站中起着至关重要的作用，它的安全运行关系着整个电站系统的安全与否。蒸汽发生器结构和流动换热特性复杂，备受国内外学者的关注。蒸汽发生器传热管的破裂是核电站的高发事故，因此对蒸汽发生器汽液两相流不稳定性的研究对于提高蒸汽发生器的安全性具有重大的价值及实际意义。　　本文以国外学者和所进行的实验为参考，建立汽液两相流动换热物理模型，并基于漂移流理论建立数学模型，使用搭建汽液两相流仿真模型，利用此仿真模型进行不同功率、不同质量流量、不同入口温度的稳态仿真。质量流量阶跃降低％和入口流体温度阶跃降低%时，对四种不同加热功率的工况进行动态仿真。对于船舶机动性常见的两种升降负荷的工况，用加热功率阶跃升高到模拟升负荷，阶跃降低到模拟降负荷，对升降负荷两种工况动态仿真。应用仿真模型对质量流量、入口温度受到不同幅度扰动引起的汽液两相流不稳定性仿真分析，对不同功率下质量流量、入口温度受到扰动引起的汽液两相流不稳定性仿真，分析两相流不稳定性的特性。　　通过与稳态热力计算的结果进行对比，发现仿真结果合理可靠，误差在允许的范围内，验证了仿真模型的正确性。稳态仿真得到了沸腾段漂移流模型的一些主要参数，其中分布参数、液相倍增因子Φ、滑速比三个代表性的参数的稳态仿真结果合理正确。不同幅度扰动质量流量、入口温度时，引起预热段高度、质量含汽率、压力、汽液相流速发生周期性的不稳定性脉动，扰动越大振幅越大，较大扰动时压力发生非正弦的周期性脉动。不同功率下扰动质量流量和入口温度时，引起各参数发生周期性的不稳定性脉动，高功率引起液相流速、压力的振幅较大，低功率引起质量流速、汽相流速、预热段高度振幅较大。　　综上，基于漂移流数学模型建立的仿真模型，进行稳态、动态特性仿真以及两相流不稳定性的研究，对于研究实际的蒸汽发生器具有很好的参考价值，对于提高实际蒸汽发生器的安全性具有重大的意义。