1、核能行業熱工水力分析方案方案及應用熱工水力分析方案與項目案例M310核蒸汽供應系統計算與分析非能動核電站PCCWST排水過程仿真乏燃料干式貯存容器熱工分析蒸汽發生器CFD仿真分析其它項目示例核電一二回路系統運行過程中介質會有水汽相變的復雜過程。設備啟停、調閥過程中，系統中會出現汽錘、水錘、氣穴等不利現象，一定的危害性，設計時需進行考慮，滿足安全準則要求。泵的調速/切換、閥的動態調節是由控制系統實現的，如何考慮控制系統對熱流體系統工作特性的影響。系統中加壓泵、流量調節閥、孔板等各類關鍵部件在系統中的工作特性及其匹配性。復雜管網如何設計孔板或調閥，使管網各用戶流量均滿足設計要求，即流量配平問題。系

2、統可靠性設計問題對工程師來說，也是一項非常嚴峻的挑戰，如安全殼非能動冷卻系統。物理試驗存在固有局限性，如試驗周期長、試驗成本高、難以搭建試驗臺等，如何通過仿真獲得更多的數據。需求分析泵、閥等設備性能能否滿足設計要求，避免出現調試時才發現設備問題的現象。設計階段，蒸汽發生器等換熱器無法提供實驗數據，如何進行性能預測。如何提高燃料棒的換熱系數，盡可能地提高換熱效率。地震時，水箱內水的晃動是否會造成常壓水箱損壞。需求分析專業化與工程化并進的CFD解決方案FloEFD：同步CFD分析方案，完全嵌入CAD系統之中，直接使用原始結構模型，自動識別、建立流體域，自動劃分網格，支持迭代式分析與優化設計FloT

3、HERM：電子冷卻行業主導的專業CFD軟件，全球電子散熱CFD分析70%以上的市場占有率，電子散熱分析的標準軟件FloVENT：艙室、HVAC與建筑流場CFD分析專家，可開展濃度擴散、通風效能、污染物移除效能、溫度、濕度、舒適度等分析PumpLinx：運動機械CFD模擬專家，內置各類泵、閥、風扇與壓縮機模板，提供轉子區動網格模板，自適應笛卡爾網格技術，具備完備的空化與汽蝕模型Fluent / CFX / Flow-3D / Simerics：通用CFD解決方案，功能全面，求解各類常規流動、傳熱問題Barracuda：工業級顆粒-流動與復雜化學反應問題的模擬專家，全球首款CPFD （計算顆粒流體

4、力學）軟件Flowmaster：熱流體系統仿真軟件，應用領域涵蓋核電一、二回路主輔系統，國內外核電工業廣泛應用部件級-系統級鏈式CFD解決方案系統級1D CFD方案Flowmaster系統級3D CFD方案-PumpLinx3D CFD-FloEFD、Fluent及其它CFD軟件設計-CFD仿真-優化集成解決方案產品“全參數和半參數化曲面建模”多種變形設計方案自動CAE/CFD仿真試驗設計和多目標優化自動改進多方案比對、可視化和報告生成大大提高設計過程的標準化、效率和能耗指標熱工水力系統及三維CFD仿真部分項目客戶名稱項目名稱說明中國核動力研究設計院M310核蒸汽供應系統仿真Flowmaste

5、r系統仿真驗證，包含RCP、RRA、VVP、RCV、ARE等9個系統；仿真規范、平臺建設中國核動力研究設計院模塊式小型堆流體工藝系統運行特性分析與仿真Flowmaster系統仿真驗證，包含RCS、REB、TSM、RHR等8個系統中廣核工程設計有限公司核島工藝系統專業Flowmaster仿真&驗證項目Flowmaster系統仿真驗證，包含：RRA、RCV、APG、ASG、EAS、RRI、SRU、SEC等系統上海核工程設計院（728）Flowmaster應用開發驗證仿真驗證包括SIS、SCS、SRC、SRH、SCW等7個系統；1D-3D聯合中國核電工程有限公司工藝系統及關鍵部件模擬仿真研究Flow

6、master模擬水池通風系統及三維CFD模擬RFD設備中國核電工程有限公司（核二院）沉降式離心機流場仿真分析三維CFD模擬中國核電工程有限公司（核二院）溶解器CFD模擬項目三維CFD模擬中國核電工程有限公司（核二院）批式溶解器CFD模擬項目三維CFD模擬項目示例：M310核蒸汽供應系統仿真系統建模與仿真針對RCP、RIS、EAS、RRA、RCV、ARE、ASG、VVP、GCT開展系統仿真元件定制與開發穩壓器、汽動泵、噴淋集管（兩個系列）、蒸汽發生器等專用部件的定制開發數據庫與平臺建設核電工業專用數據庫開發與定制分布式安裝、平臺建設系統仿真實施規范的建立Flowmaster軟件核電工業實施規范的

7、建立項目示例：M310核蒸汽供應系統仿真反應堆冷卻劑系統（RCP）安全殼噴淋系統（EAS）主給水流量控制系統（ARE）輔助給水系統（ASG）余熱排出系統（RRA）化學和容積控制系統（RCV）安全注入系統（RIS）主蒸汽系統（VVP）大氣排放系統（GCT-A）蒸汽排污系統（APG）設備冷卻水 （RRI）重要廠用水系統（SEC）反應堆水池和乏燃料水池冷卻與處理系統（PTR）核電專用熱流體元件開發項目示例：輔助給水系統分析 試驗結果不滿足準則要求 國內某百萬千瓦電站試驗時，模擬主給水管道破裂工況下時，ASG系統的破口流量達到了261.2m/h，不滿足要求。若不及時解決，會影響到該機組的裝料。破損蒸發

8、器的流量必須小于250m/h。國內兩個設備與設計要求有偏差 輔助給水泵：輔助給水泵額定點不滿足設計要求。 調節閥（ASG012-017VD）：ASG調節閥最大開度下的Cv值為32。大于設計值要求的最大Cv值為25.115。更換泵：系統破口流量對揚程不敏感。調整調節閥開度：通過Flowmaster及試驗驗證，但閥若長期處于擋塊阻擋狀態，可能造成擋塊將閥門的氣動膜面壓破，造成閥門失效。調整節流孔板：減小孔板孔徑來增加管網的阻力，通過Flowmaster及試驗驗證。項目示例：輔助給水系統分析選取孔徑18.5mm項目示例：輔助給水系統分析項目示例：輔助給水系統分析 事例1：2012年3月，紅沿河現場熱

9、試結果顯示“RCP測溫旁路流量偏小”。最初認為是設計問題。設計院利用“RCP測溫旁路模型”，分析確定是現場安裝的閥門阻力遠大于系統設計要求所致。 事例2：2012年3月，紅沿河REA&RIS&RCV系統現場調試出現系統流量偏小，現場認為是設計問題。設計院利用仿真模型分析確定是大連大高閥門廠生產的逆止閥阻力系數超標所致。 事例3：2012年2月，紅沿河“RRI_PTR改支路” 的調試試驗顯示支路流量嚴重不平衡，且流量值遠偏離設計要求。現場無試驗窗口進一步收集壓力等數據。在“數據黑匣”的條件下，系統工程師利用RRI模型，分析推測是孔板孔徑不滿足設計要求所致，要求調試部門拆卸檢查。檢查發現：現場安裝

10、的是此支路改造之前的舊孔板。 事例4：2012年3月，紅沿河PTR系統調試出現氣蝕。系統工程師檢查發現是早期設計時PTR仿真模型中孔板的標高沒有設置造成的。系統工程師利用更新的PTR模型增加了孔板進行分壓，及時消除了系統的氣蝕現象。項目示例：紅沿河系統仿真項目部分成果PCS系統儲水箱回路示意圖項目示例：PCCWST系統1D-3D 聯合分析項目示例：PCCWST系統1D-3D 聯合分析1D+3D聯合仿真：Flowmaster、3D CFD軟件和MpCCI。排水管非滿流由VOF模型求解，儲水箱環路由Flowmaster來建模求解，對PCCWST的水裝量和排水流量進行論證。項目示例：反應堆冷卻劑系統

11、仿真AP1000反應堆冷卻劑系統仿真模型項目示例：系統級水錘特性分析對于由于泵的特性變化、閥門動作、LOKA產生的壓力脈動在整個管道系統內的傳播、疊加現象需開展相應研究工作。Flowmaster可高效、精確地分析整個管道系統內的壓力、溫度、流速等參數。項目示例：蒸汽發生器技術要求： 蒸汽發生器傳熱管及其內部結構設計需考慮在運行狀態和設計基準事故工況（如蒸汽管道破裂事故）下，預期出現的最大應力和最嚴重的疲勞狀況。需優化蒸汽發生器內的流場以防止存在滯流區域（避免沉淀物積累）和傳熱管中不可接受的流致振動。模擬了216根U形換熱管由于換熱管區域管道很密，在此采用多孔介質來進行簡化模擬仿真結果與實測偏差

12、僅約10%項目示例：蒸汽發生器項目示例：燃料棒自然循環冷卻燃料組件主要由纏繞金屬繞絲的燃料棒按照三角形柵格裝入六角形外套管而構成。根據柵格排列方式，組件中燃料棒數目總共近200根。采用六面體結構化網格K-模型考慮浮力壁面絕熱進行瞬態計算項目示例：燃料棒自然循環冷卻繞絲區域采用UDF進行了標記燃料棒衰變熱功率通過UDF來定義氬氣物性通過UDF來定義泵、閥的仿真換熱器的熱流場分析通風空調元件仿真堆內構件流動與熱特性分析項目示例：核電部件設備熱流場分析項目示例：晃蕩分析晃蕩分析項目示例核電化工設備CFD模擬離心機氣液分離動態結果溶解器溶解過程模擬結果項目示例：設計CFD仿真優化集成分析項目示例：系統級3D CF