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《壓水堆動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、壓水堆動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)摘要：壓水堆動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)是由實(shí)物模型和動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)仿真軟件組成的半實(shí)物仿真系統(tǒng)。運(yùn)用相似原理制作了壓水堆實(shí)物模型。通過仿真模型的研究為實(shí)際壓水堆運(yùn)行提供理論指導(dǎo)，提高經(jīng)濟(jì)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(shù)，同時(shí)建立了實(shí)物模型與仿真軟件的良好接口，實(shí)現(xiàn)了壓水堆的半實(shí)物動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)仿真。關(guān)鍵詞：壓水堆模型，實(shí)時(shí)，動(dòng)態(tài)，仿真，半實(shí)物1.半實(shí)物仿真技術(shù)概述21世紀(jì)的今天，能源是限制人們生活以及進(jìn)步的一個(gè)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(dāng)之無愧。而
2、壓水堆就是當(dāng)前核電技術(shù)中用得最廣泛的一種堆型，于是，我們需要建造經(jīng)濟(jì)的仿真模型來研究壓水堆的運(yùn)行特性，對(duì)避免核事故有著舉足重輕的意義。半實(shí)物半軟件仿真是把數(shù)學(xué)模型和實(shí)體模型聯(lián)系在一起運(yùn)行，構(gòu)成仿真系統(tǒng)。從系統(tǒng)的角度來看，因有實(shí)物模型的存在，從而使部件能在滿足系統(tǒng)整體性能指標(biāo)的環(huán)境中得到檢驗(yàn)，因此是提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)可靠性和仿真真實(shí)度的一種重要方法。半實(shí)物仿真的特點(diǎn)以及需要解決問題：①系統(tǒng)一定是實(shí)時(shí)仿真，即仿真模型的時(shí)間標(biāo)尺必須和自然時(shí)間標(biāo)尺相同。②需要解決仿真反應(yīng)堆實(shí)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(shí)物仿真的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比數(shù)學(xué)仿真更接近實(shí)際。2
3、.本系統(tǒng)各部分?jǐn)?shù)學(xué)模型2.1堆芯中子動(dòng)力學(xué)模型反應(yīng)堆中子動(dòng)力學(xué)主要是討論反應(yīng)性變化時(shí)堆內(nèi)中子密度等有關(guān)參量與時(shí)間的關(guān)系。為了準(zhǔn)確描述這種關(guān)系，必須把堆內(nèi)緩發(fā)中子與瞬發(fā)中子的不同時(shí)間特性分別作不同的處理。這一點(diǎn)具有特別重要的意義。本系統(tǒng)采用六組緩發(fā)中子點(diǎn)堆方程。其中：ⅰ為1到6的整數(shù)；為堆內(nèi)平均中子密度,(米-3)；為第ⅰ組緩發(fā)中子先驅(qū)核平均濃度，(米-3)；為反應(yīng)性；為第ⅰ組緩發(fā)中子先驅(qū)核的衰變常數(shù)，(秒-1)；為中子每代時(shí)間(秒)；而為有限大反應(yīng)堆的中子平均壽命，(秒)。2.2堆芯動(dòng)態(tài)熱工模型在反應(yīng)堆中，熱量由堆芯產(chǎn)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(cè)流體，形成飽和或過熱蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)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(zhì)量流量；為堆芯冷卻劑進(jìn)口溫度。2.3反應(yīng)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(shí)間內(nèi)向低溫介質(zhì)的放熱量，千焦/（米?秒）；——兩相混合物流動(dòng)阻力系數(shù)；——工質(zhì)流動(dòng)方向與水平方向的夾角，弧度；——工質(zhì)所處的壓力，帕斯卡；3.本系統(tǒng)實(shí)物模型以及軟件的實(shí)現(xiàn)3.1實(shí)物模型整體（壓水堆實(shí)物模型）壓水反應(yīng)堆一回路主系統(tǒng)由反應(yīng)堆、蒸汽發(fā)生器、主泵、穩(wěn)壓器以及相應(yīng)管系組成。壓水反應(yīng)堆二回路系統(tǒng)由蒸汽發(fā)生器二次側(cè)、汽輪機(jī)、冷凝器、凝水泵、給水泵、給水加熱器、除氧器等主要設(shè)備組成。它以朗肯循環(huán)為基礎(chǔ)，將蒸汽發(fā)生器一次側(cè)能量輸送至汽輪機(jī)做功。3.2控制臺(tái)的實(shí)現(xiàn)（壓水堆控制臺(tái)）控制臺(tái)采用FPGA為主控制器核心，實(shí)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(chǎn)熱量，主泵的功率和各閥門的開度?？紤]到FPGA的運(yùn)算速度足以達(dá)到控制這些傳感器，所以主控制器還承擔(dān)了反應(yīng)堆數(shù)據(jù)到仿真數(shù)據(jù)的接口轉(zhuǎn)換。主控制臺(tái)與上位機(jī)之間采用串口通信交換數(shù)據(jù)。3.3動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)控制軟件GUI軟件仿真采用的是c#，c++，MATLAB的混合仿真技術(shù)，同時(shí)建立了實(shí)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(gòu)。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(jì)算
7、，所以我們選擇了通過c#調(diào)用c++鏈接庫的方式來實(shí)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(shí)現(xiàn)c++調(diào)用MATLAB函數(shù)和命令。這樣就實(shí)現(xiàn)了一套c#，c++，MATLAB的混合仿真技術(shù)。既有美觀的界面，又保證了數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)仿真的速度。4.結(jié)論以及展望本系統(tǒng)采用半實(shí)物仿真技術(shù)，利用c#，c++，MATLAB的混合仿真技術(shù)建立了上位機(jī)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)仿真軟件，并且利用相似原理制作了實(shí)物壓水堆模型。通過對(duì)轉(zhuǎn)換后的實(shí)物反應(yīng)堆數(shù)據(jù)的校驗(yàn)，以及配合數(shù)學(xué)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(xué)以及仿真機(jī)方面
8、的應(yīng)用提供了良好的基礎(chǔ)。希望在通過對(duì)模型的簡單改造后，能夠?qū)σ惑w化壓水堆提供理論
