论文部分内容阅读
船用核动力装置稳压器是核反应堆冷却剂系统(RCP)的关键性设备,其主要功能为稳定和控制反应堆一回路压力、防止超压。此外,为了保证一回路始终处于满水状态,稳压器还用来充当冷却剂的缓冲水箱来缓冲管路中的冷却剂变化。稳压器水位太高会致使压力调节系统失效,水位太低会致使电加热器裸露甚至烧毁失效,而海洋条件对稳压器内液体产生的晃荡效应会导致虚假水位现象的发生,因此稳压器水位测量系统在海洋条件下的抗干扰性能就显得尤为关键。
本文以日本核动力商船“陆奥号”稳压器为研究对象,首先通过UG软件对“陆奥号”吃水线以下部分和其稳压器进行简化的实体建模。然后通过AQWA软件进行计算,获取“陆奥号”在各等级海浪下的响应幅值算子(RAO)和运动响应。进而将稳压器模型导入DualSPHysics开源软件中,将“陆奥号”的运动响应作为稳压器运动的边界条件,分别对稳压器内液体在不同海况下的运动进行仿真计算,计算方法为光滑粒子流体动力学(SPH)方法。通过仿真计算得到稳压器内液面形态和传感器位置处的仿真测点压力,找出影响压力值变化的主要因素。通过对“陆奥号”运动响应的短期预测来补偿由于海洋条件而导致的测点压力变化,使水位测量值更加准确。
在海洋条件下稳压器水位测量的研究过程中证明了光滑粒子流体动力学(SPH)方法可以很好地模拟液体晃荡过程。分析了“陆奥号”的六自由度运动对水位测量系统的影响,并和实验结果作对比,二者吻合良好。同时通过将仿真测点压力与真实水位进行对比,分析出导致测量系统存在虚假水位的原因。分析结果表明垂向加速度是导致虚假水位的主要原因,二者之间的关系是线性的。进而根据虚假水位的成因提出了一种基于神经网络的水位测量补偿算法,该算法首先进行了船舶运动的短期预测,将下一时间段的测点压力与对应的船舶垂向加速度产生的压力差相加来求得当时的正确水位。补偿后的水位值表明,该方法可以有效地补偿由于海洋条件而导致的核动力装置稳压器内的虚假水位,因此本文为海洋条件下水位测量技术提供了理论依据和一种可行方案。
本文以日本核动力商船“陆奥号”稳压器为研究对象,首先通过UG软件对“陆奥号”吃水线以下部分和其稳压器进行简化的实体建模。然后通过AQWA软件进行计算,获取“陆奥号”在各等级海浪下的响应幅值算子(RAO)和运动响应。进而将稳压器模型导入DualSPHysics开源软件中,将“陆奥号”的运动响应作为稳压器运动的边界条件,分别对稳压器内液体在不同海况下的运动进行仿真计算,计算方法为光滑粒子流体动力学(SPH)方法。通过仿真计算得到稳压器内液面形态和传感器位置处的仿真测点压力,找出影响压力值变化的主要因素。通过对“陆奥号”运动响应的短期预测来补偿由于海洋条件而导致的测点压力变化,使水位测量值更加准确。
在海洋条件下稳压器水位测量的研究过程中证明了光滑粒子流体动力学(SPH)方法可以很好地模拟液体晃荡过程。分析了“陆奥号”的六自由度运动对水位测量系统的影响,并和实验结果作对比,二者吻合良好。同时通过将仿真测点压力与真实水位进行对比,分析出导致测量系统存在虚假水位的原因。分析结果表明垂向加速度是导致虚假水位的主要原因,二者之间的关系是线性的。进而根据虚假水位的成因提出了一种基于神经网络的水位测量补偿算法,该算法首先进行了船舶运动的短期预测,将下一时间段的测点压力与对应的船舶垂向加速度产生的压力差相加来求得当时的正确水位。补偿后的水位值表明,该方法可以有效地补偿由于海洋条件而导致的核动力装置稳压器内的虚假水位,因此本文为海洋条件下水位测量技术提供了理论依据和一种可行方案。