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《壓水堆動態(tài)實時仿真系統(tǒng)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、壓水堆動態(tài)實時仿真系統(tǒng)摘要：壓水堆動態(tài)實時仿真系統(tǒng)是由實物模型和動態(tài)實時仿真軟件組成的半實物仿真系統(tǒng)。運用相似原理制作了壓水堆實物模型。通過仿真模型的研究為實際壓水堆運行提供理論指導，提高經(jīng)濟利益并縮短了新型壓水堆的研發(fā)周期。軟件仿真采用的是c#，c++,MATLAB的混合仿真技術，同時建立了實物模型與仿真軟件的良好接口，實現(xiàn)了壓水堆的半實物動態(tài)實時仿真。關鍵詞：壓水堆模型，實時，動態(tài)，仿真，半實物1.半實物仿真技術概述21世紀的今天，能源是限制人們生活以及進步的一個重大問題，隨著不可再生能源的枯竭，我們需要找到一種清潔安全的能源來代替，核電當之無愧。而
2、壓水堆就是當前核電技術中用得最廣泛的一種堆型，于是，我們需要建造經(jīng)濟的仿真模型來研究壓水堆的運行特性，對避免核事故有著舉足重輕的意義。半實物半軟件仿真是把數(shù)學模型和實體模型聯(lián)系在一起運行，構成仿真系統(tǒng)。從系統(tǒng)的角度來看，因有實物模型的存在，從而使部件能在滿足系統(tǒng)整體性能指標的環(huán)境中得到檢驗，因此是提高系統(tǒng)設計可靠性和仿真真實度的一種重要方法。半實物仿真的特點以及需要解決問題：①系統(tǒng)一定是實時仿真，即仿真模型的時間標尺必須和自然時間標尺相同。②需要解決仿真反應堆實際數(shù)據(jù)通過相似原理變換后與仿真軟件數(shù)據(jù)的接口問題③半實物仿真的實驗結果比數(shù)學仿真更接近實際。2
3、.本系統(tǒng)各部分數(shù)學模型2.1堆芯中子動力學模型反應堆中子動力學主要是討論反應性變化時堆內中子密度等有關參量與時間的關系。為了準確描述這種關系，必須把堆內緩發(fā)中子與瞬發(fā)中子的不同時間特性分別作不同的處理。這一點具有特別重要的意義。本系統(tǒng)采用六組緩發(fā)中子點堆方程。其中：ⅰ為1到6的整數(shù)；為堆內平均中子密度,(米-3)；為第ⅰ組緩發(fā)中子先驅核平均濃度，(米-3)；為反應性；為第ⅰ組緩發(fā)中子先驅核的衰變常數(shù)，(秒-1)；為中子每代時間(秒)；而為有限大反應堆的中子平均壽命，(秒)。2.2堆芯動態(tài)熱工模型在反應堆中，熱量由堆芯產生，通過燃料元件傳遞給冷卻劑。冷卻劑
4、在蒸汽發(fā)生器中把熱量傳遞給二次側流體，形成飽和或過熱蒸汽，推動汽輪機發(fā)電。采用集總參數(shù)法得出平均燃料溫度和平均冷卻劑溫度所滿足的方程：其中，為燃料平均密度，千克/米3；為冷卻劑平均密度，千克/米3；為燃料體積，米3；為冷卻劑體積，米3；為燃料平均比熱，焦/（千克?開）；為冷卻劑平均比熱，焦/（千克?開）；A為總換熱面積,米2；為平均等效傳熱系數(shù)，瓦/（米2?開）；為總質量流量；為堆芯冷卻劑進口溫度。2.3反應堆水力模型——兩相混合物平均密度，千克/米3；——兩相混合物平均焓值，瓦特/(米2?開)；——兩相混合物平均流速，米/秒；——換熱管傳熱面積，米2；
5、——單位長度的傳熱管在單位時間內向低溫介質的放熱量，千焦/（米?秒）；——兩相混合物流動阻力系數(shù)；——工質流動方向與水平方向的夾角，弧度；——工質所處的壓力，帕斯卡；3.本系統(tǒng)實物模型以及軟件的實現(xiàn)3.1實物模型整體（壓水堆實物模型）壓水反應堆一回路主系統(tǒng)由反應堆、蒸汽發(fā)生器、主泵、穩(wěn)壓器以及相應管系組成。壓水反應堆二回路系統(tǒng)由蒸汽發(fā)生器二次側、汽輪機、冷凝器、凝水泵、給水泵、給水加熱器、除氧器等主要設備組成。它以朗肯循環(huán)為基礎，將蒸汽發(fā)生器一次側能量輸送至汽輪機做功。3.2控制臺的實現(xiàn)（壓水堆控制臺）控制臺采用FPGA為主控制器核心，實現(xiàn)管道各處流量，
6、溫度，壓力測量、控制棒棒位，蒸汽發(fā)生器，堆芯，穩(wěn)壓器等的液位測量以及控制堆芯模擬產熱量，主泵的功率和各閥門的開度?？紤]到FPGA的運算速度足以達到控制這些傳感器，所以主控制器還承擔了反應堆數(shù)據(jù)到仿真數(shù)據(jù)的接口轉換。主控制臺與上位機之間采用串口通信交換數(shù)據(jù)。3.3動態(tài)實時控制軟件GUI軟件仿真采用的是c#，c++，MATLAB的混合仿真技術，同時建立了實物模型與仿真軟件的良好接口。軟件界面采用微軟的WindowsPresentationFoundation架構。此方法能夠真正做到界面與邏輯代碼分離，而且與多媒體之間有良好的接口。由于c#語言不適合做工程計算
7、，所以我們選擇了通過c#調用c++鏈接庫的方式來實現(xiàn)仿真的底層數(shù)據(jù)處理。為了利用MATLAB提供的函數(shù)，我們的c++鏈接庫采用VC6.0編譯器來實現(xiàn)c++調用MATLAB函數(shù)和命令。這樣就實現(xiàn)了一套c#，c++，MATLAB的混合仿真技術。既有美觀的界面，又保證了數(shù)據(jù)實時仿真的速度。4.結論以及展望本系統(tǒng)采用半實物仿真技術，利用c#，c++，MATLAB的混合仿真技術建立了上位機動態(tài)實時仿真軟件，并且利用相似原理制作了實物壓水堆模型。通過對轉換后的實物反應堆數(shù)據(jù)的校驗，以及配合數(shù)學模型的仿真求解，成功研究了壓水堆的熱工水力特性，為核電站教學以及仿真機方面
8、的應用提供了良好的基礎。希望在通過對模型的簡單改造后，能夠對一體化壓水堆提供理論
