起伏强度和周期对自然循环流动特性的影响

封贝贝，杨星团，姜胜耀

(清华大学核能与新能源技术研究院先进反应堆工程与安全教育部重点实验室，北京100084)

清华大学开发的5MW低温核供热堆(NHR)是国际上重要的多用途小型反应堆，具有一体化、模块式、自稳压和全功率自然循环的特点［1-2］，可用于区域供热、热电联供、海水淡化以及舰船动力等［3］。为了研究NHR应用于船舶核动力时海洋环境对自然循环特性的影响，以NHR为基础，建立了全尺寸、全参数自然循环试验回路并安装在双轴、两自由度可实现±45°范围内摇摆的海洋运动模拟平台上［4-5］。倾斜、摇摆等典型海洋运动形式对自然循环特性的影响可直接通过试验装置进行实验研究［6-7］;早在20世纪60年代，美、日等国就已开展海洋条件下自然循环流动特性的研究［8-10］。从现有公开发表的文献中看，日本和韩国针对海洋条件下自然循环特性的研究最具有代表性。

本文拟根据试验回路建立对应的数学模型，海洋条件下在质点相对试验回路的动量方程中引入惯性力项，以此反应海洋运动造成的附加作用力的影响。通过计算程序，研究起伏运动强度和周期对自然循环流动特性的影响。

1 建立数学模型

以5MW低温核供热堆为基础，建立一体化自然循环反应堆模拟试验回路，如图1所示。试验回路由加热段、上升段、分流段、主换热器、下降段、回流段和稳压装置等组成。回路结构尺寸按照相似准则设计，保证回路阻力、海洋运动附加惯性力、流体流速和实际条件相似。……