高级检索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于逐步回归无量纲棒束CHF关系式开发与DNBR限值确定

殷园 冯思敏 庞波 席炎炎 张玉相 傅先刚

殷园, 冯思敏, 庞波, 席炎炎, 张玉相, 傅先刚. 基于逐步回归无量纲棒束CHF关系式开发与DNBR限值确定[J]. 核动力工程, 2023, 44(4): 72-78. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.04.0072
引用本文: 殷园, 冯思敏, 庞波, 席炎炎, 张玉相, 傅先刚. 基于逐步回归无量纲棒束CHF关系式开发与DNBR限值确定[J]. 核动力工程, 2023, 44(4): 72-78. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.04.0072
Yin Yuan, Feng Simin, Pang Bo, Xi Yanyan, Zhang Yuxiang, Fu Xiangang. Development of Dimensionless Rod-bundle CHF Correlation Based on Stepwise Regression and Determination of DNBR Limit[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(4): 72-78. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.04.0072
Citation: Yin Yuan, Feng Simin, Pang Bo, Xi Yanyan, Zhang Yuxiang, Fu Xiangang. Development of Dimensionless Rod-bundle CHF Correlation Based on Stepwise Regression and Determination of DNBR Limit[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(4): 72-78. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.04.0072

基于逐步回归无量纲棒束CHF关系式开发与DNBR限值确定

doi: 10.13832/j.jnpe.2023.04.0072
基金项目: 深圳市高等院校稳定支持计划面上项目(20200803132736020)
详细信息
    作者简介:

    殷 园(1964—),女,特聘研究员,现主要从事先进核能系统方面的研究,E-mail: yinyuan@szu.edu.cn

    通讯作者:

    庞 波,E-mail: bo.pang@szu.edu.cn

  • 中图分类号: TL334

Development of Dimensionless Rod-bundle CHF Correlation Based on Stepwise Regression and Determination of DNBR Limit

  • 摘要: 针对目前国内外先进压水堆棒束临界热流密度(CHF)经验关系式普遍存在数学形式复杂、自变量系数众多且缺乏物理意义的共性问题,以美国电力研究院(EPRI)棒束CHF数据库中遴选的485个5×5压水堆棒束CHF数据点为基础,基于逐步回归分析开发了一套新型无量纲棒束CHF关系式。考虑了导向管冷壁效应与轴向非均匀加热效应后,实测CHF与预测CHF之比M/P的平均值为0.998,均方根偏差为0.0546,标准差为0.0546,基于分组法确定了关系式的95/95 偏离泡核沸腾比(DNBR)限值为1.16。

     

  • 图  1  5×5棒束轴向示意图

    Figure  1.  Axial View of the 5×5 Test Rod-bundle

    图  2  5×5棒束截面示意图

    Figure  2.  Cross-sectional View of the 5×5 Test Rod Bundle

    图  3  M/P随局部平衡含气率的变化趋势

    Figure  3.  M/P Distribution versus Local Equilibrium Quality

    图  4  M/P随局部质量流速的变化趋势

    Figure  4.  M/P Distribution versus Local Mass Velocity

    图  5  M/P随局部折算压力的变化趋势

    Figure  5.  M/P Distribution versus Local Reduced Pressure

    图  6  M/P随棒束CHF测量值的变化趋势

    Figure  6.  M/P Distribution versus Measured CHF

    图  7  无量纲棒束CHF关系式与W-3关系式的对比

    Figure  7.  Comparison between the Dimensionless Rod-Bundle CHF Correlation with the W-3 Correlation

    图  8  无量纲棒束CHF关系式与EPRI关系式的对比

    Figure  8.  Comparison between the Dimensionless Rod-bundle CHF Correlation with the EPRI Correlation

    表  1  5×5棒束试验序列信息

    Table  1.   Specification of 5×5 Test Bundles

    试验序列Lh/mmDg/mmdg/mmgsp/mmN
    HTRF-1564267.20317.5330.2102
    HTRF-1572438.40317.5330.277
    HTRF-1602438.40241.6279.467
    HTRF-1614267.20241.3279.459
    HTRF-1632438.40241.3558.841
    HTRF-1582438.4012.24317.5330.265
    HTRF-1644267.20254.0279.475
      N—每个试验序列测试点数量
    下载: 导出CSV

    表  2  5×5棒束试验序列局部数据参数范围

    Table  2.   Local Data Range of 5×5 Test Bundles

    试验序列压力/
    MPa
    质量流速/
    (kg·m−2·s−1)
    平衡含气率
    轴向均匀加热典型栅元10.3~16.7710~5000−0.06~0.30
    轴向均匀加热导向管栅元10.4~16.81300~4600−0.05~0.29
    轴向非均匀加热典型栅元10.4~16.81300~48000.08~0.29
    下载: 导出CSV

    表  3  COBRA-IV-I子通道分析闭合条件

    Table  3.   Closure Models of Subchannel Analysis with COBRA-IV-I

    子通道分析闭合模型模型公式与参数
    压降模型单相湍流摩擦系数$0.184R{e^{ - 0.2}}$
    两相摩擦倍增因子Armand模型[7]
    定位格架局部压降系数0.570、1.250
    含气率-空泡份额关系过冷沸腾Levy模型[7]
    饱和沸腾修正Armand模型[7]
    子通道横向搅混模型横流阻力系数0.5
    湍流交混系数0.02
    下载: 导出CSV

    表  4  无量纲关系式M/P数据误差参数

    Table  4.   Error Statistics of the Proposed Dimensionless Rod-Bundle CHF Correlation

    试验序列$ N $$\bar \mu $RMSEs
    HTRF-1561020.9860.05260.0524
    HTRF-157771.0060.05080.0504
    HTRF-160671.0080.06390.0634
    HTRF-161590.9780.05860.0581
    HTRF-163411.0090.04370.0432
    HTRF-158651.0050.05230.0519
    HTRF-164751.0020.05070.0504
    所有数据4850.9980.05460.0546
    下载: 导出CSV

    表  5  M/P数据分组及关系式DNBR限值的确定

    Table  5.   Grouping of the M/P Data and Determination of the DNBR Limit

    分组试验序列N$\bar \mu $s正态分布95/95 DNBR
    1HTRF-156、1611610.9830.05491.156
    2HFRT-164751.0020.05041.110
    3HTRF-157、158、160、1632491.0070.05371.119
    下载: 导出CSV
  • [1] CHENG X, MÜLLER U. Review on critical heat flux in water cooled reactors: FZKA-6825[R]. Karlsruhe: Forschungszentrum Karlsruhe, 2003.
    [2] 张玉相,席炎炎,庞铮铮,等. CHF关系式开发与DNBR限值确定方法研究[J]. 核动力工程,2016, 37(5): 130-134.
    [3] TONG L S, WEISMAN J. Thermal analysis of pressurized water reactors[M]. 3rd ed. La Grange Park: American Nuclear Society, 1996: 478-490.
    [4] REDDY D G, FIGHETTI C F. Parametric study of CHF data Volume 2. A generalized subchannel CHF correlation for PWR and BWR fuel assemblies. Final report: EPRI-NP-2609-Vol. 2[R]. New York: Columbia University, 1983.
    [5] 刘伟. 压水堆燃料组件临界热流密度关系式的开发、评估及应用[D]. 西安: 西安交通大学, 2013.
    [6] FIGHETTI C F, REDDY D G. Parametric study of CHF data. Volume 3, Part 1. Critical heat flux data. Final report: EPRI-NP-2609-Vol. 3-Pt. 1[R]. New York: Columbia University, 1982.
    [7] STEWART C W, WHEELER C L, CENA R J, et al. COBRA-IV: the model and the method: BNWL-2214[R]. Richland: Pacific Northwest Laboratories, 1977.
    [8] DRAPER N R, SMITH H. Applied regression analysis[M]. New York: John Wiley & Sons Inc, 1981.
    [9] WEISMAN J, PEI B S. Prediction of critical heat flux in flow boiling at low qualities[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 1983, 26(10): 1463-1477. doi: 10.1016/S0017-9310(83)80047-7
    [10] LEE C H, MUDAWWAR I. A mechanistic critical heat flux model for subcooled flow boiling based on local bulk flow conditions[J]. International Journal of Multiphase Flow, 1988, 14(6): 711-728. doi: 10.1016/0301-9322(88)90070-5
    [11] TONG L S, TANG Y S. Boiling heat transfer and two-phase flow[M]. 2nd ed. Washington: Taylor & Francis Ltd. , 1997: 333.
    [12] GROENEVELD D C, CHENG S C, DOAN T. 1986 AECL-UO critical heat flux lookup table[J]. Heat Transfer Engineering, 1986, 7(1-2): 46-62. doi: 10.1080/01457638608939644
    [13] ROSAL E R, CERMAK J O, TONG L S, et al. High pressure rod bundle DNB data with axially non-uniform heat flux[J]. Nuclear Engineering and Design, 1974, 31(1): 1-20. doi: 10.1016/0029-5493(74)90129-0
    [14] 刘伟, 杜思佳, 张渝, 等. 一种基于分组法的CHF关系式DNBR限值统计学确定方法: 中国, 201910887222.2[P]. 2020-01-24.
    [15] 国家质量技术监督局. 数据的统计处理和解释正态性检验: GB/T 4882-2001[S]. 北京: 中国标准出版社, 2004:14-17.
    [16] OWEN D B. Factors for one-sided tolerance limits and for variables sampling plans: NSA-17-023849[R]. Albuquerque: Sandia Corporation, 1963.
    [17] NATRELLA M G. Experimental statistics[M]. Washington: NBS Handbook 91 National Bureau Standards, 1963: 31.
  • 加载中
图(8) / 表(5)
计量
  • 文章访问数:  970
  • HTML全文浏览量:  48
  • PDF下载量:  40
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2022-08-19
  • 修回日期:  2022-09-02
  • 刊出日期:  2023-08-15

目录

    /

    返回文章
    返回