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基于高精度子通道程序的CHF关系式开发研究

吴长娥 张玉相 陈昌义 蒋理 单建强 傅先刚

吴长娥, 张玉相, 陈昌义, 蒋理, 单建强, 傅先刚. 基于高精度子通道程序的CHF关系式开发研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(4): 45-52. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0045
引用本文: 吴长娥, 张玉相, 陈昌义, 蒋理, 单建强, 傅先刚. 基于高精度子通道程序的CHF关系式开发研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(4): 45-52. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0045
Wu Change, Zhang Yuxiang, Chen Changyi, Jiang Li, Shan Jianqiang, Fu Xiangang. Study on CHF Relational Expression Development Based on High-precision Subchannel Code[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(4): 45-52. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0045
Citation: Wu Change, Zhang Yuxiang, Chen Changyi, Jiang Li, Shan Jianqiang, Fu Xiangang. Study on CHF Relational Expression Development Based on High-precision Subchannel Code[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(4): 45-52. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0045

基于高精度子通道程序的CHF关系式开发研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0045
基金项目: 国家重点研发计划项目(2018YFB1900403)
详细信息
    作者简介:

    吴长娥(1993—),女,博士研究生,工程师,现主要从事燃料组件设计及性能分析方面的研究,E-mail: 1065664010@qq.com

    通讯作者:

    张玉相,E-mail: zhangyuxiang@cgnpc.com.cn

  • 中图分类号: TL334

Study on CHF Relational Expression Development Based on High-precision Subchannel Code

  • 摘要: 采用非均匀加热典型栅元和导向管栅元三组临界热流密度(CHF)试验数据,利用高精度子通道分析软件ATHAS获得局部参数,完成适用于燃料组件偏离泡核沸腾比(DNBR)分析的CHF关系式开发,得到导向管冷壁效应因子和DNBR限值;并与采用FLICA软件开发的关系式结果进行对比,结果表明,ATHAS软件开发的关系式计算得到的DNBR限值更低,且对烧毁(BO)点轴向位置和CHF的预测率更高。

     

  • 图  1  轴向非均匀加热CHF试验件示意图

    Figure  1.  Schematic Diagram of CHF Test Piece with Axial Non-uniform Heating

    图  2  5×5棒束子通道划分

    Figure  2.  Subchannel Division of 5×5 Rod Bundles

    图  3  流体分力示意图

    Figure  3.  Schematic Diagram of Distributed Resistance

    图  4  导向管冷壁效应因子随局部参数的变化趋势

    Figure  4.  Variation Trend of Cold Wall Factor of Guide Tube with Local Parameters

    图  5  所有数据M/P值随局部参数的变化趋势

    Figure  5.  Variation Trend of M/P Ratio of All Test Data with Local Conditions

    图  6  所有试验数据P-M分布

    Figure  6.  Predicted CHF as a Function of Measured CHF of All Test Data

    表  1  CHF关系式开发的试验数据

    Table  1.   Test Data for CHF Correlation Development

    试验件编号 栅元类型 数据量
    1 典型 58
    2 导向管 71
    3 典型 59
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    表  2  试验数据工况

    Table  2.   Test Data Condition

    参数名 参数值范围
    出口压力/MPa 9.84~16.86
    质量流速/(t·m−2·s−1) 1.36~4.57
    进口温度/℃ 152.76~301.22
    格架跨距/m 0.251~0.522
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    表  3  ATHAS软件高精度子通道模型

    Table  3.   High Precision Subchannel Model of ATHAS

    模型类型 模型名称
    热平衡模型 液相热非平衡态
    交混模型 Carlucci热量和动量交混[10]
    湍流单相摩擦系数 Blasius关系式
    两相摩擦倍增因子 均匀流模型
    两相形阻因子 均匀流模型
    单相对流换热关系式 Dittus-Boelter关系式[11]
    格架横流模型 搅混翼分布式阻力模型[8]
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    表  4  CHF关系式中系数

    Table  4.   Cofficients in CHF Formula

    系数 拟合值 系数 拟合值
    a1 23.30 c1 −5.23
    a2 −3.11 c2 −7.52
    a3 −4.72 c3 3.35
    a4 −29.00 d2 −3.09
    a5 5.63 d3 0.11
    a6 9.71 e1 0.16
    a7 −3.79 e2 −4.24
    b1 0.44 e3 0.36
    b2 5.60 e4 −0.57
    b3 17.91 e5 3.99
    b4 −1.73
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    表  5  M/P数据的统计学计算结果

    Table  5.   Statistic Results of M/P Data

    分组 数据点 M/P均值(最小DNBR点) M/P标准差(最小DNBR点)
    T-1 58 1.0004 0.0485
    T-2 71 0.9991 0.0513
    T-3 59 1.0005 0.0502
    总计 188 1.0000 0.0498
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    表  6  试验数据总体检验

    Table  6.   Overall Test of Experimental Data

    分组 正态检验P值 方差检验P值 均值检验P值
    T-1 0.7527 0.9071 0.9834
    T-2 0.1533
    T-3 0.6320
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    表  7  采用ATHAS和FLICA软件开发关系式的结果对比

    Table  7.   Comparison of the Results of Relational Expressions Developed by ATHAS and FLICA

    软件名 ATHAS FLICA
    M/P均值 1.000 1.030
    M/P标准偏差 0.0498 0.072
    DNBR限值 1.102 1.113
    轴向预测率/% 61.7 59.6
    轴向位置预测率/% 94.1 83
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-10-16
  • 修回日期:  2024-04-11
  • 刊出日期:  2024-08-12

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