海洋环境条件下浮动堆安全壳设计

[目的]浮动堆经过在军用舰船上几十年的发展和运行经验积累,反应堆的安全性得到了很大提高,在民用领域的推广应用逐渐被认可,目前亟需解决反应堆装船的适配性问题。安全壳是浮动堆与船体结合的接口,是反应堆装船的船体舱室,其设计不仅要适应船舶的海洋环境条件,还要满足反应堆运行的核安全要求。[方法]首先,从浮动堆安全壳的适应性要求出发,分析安全壳压力与船舶主尺度和重量之间的主要矛盾关系,提出一种浮动堆安全壳分析设计流程。然后,参考陆上核电站和核动力舰船安全壳的特点,以及国外核动力船舶和民用核设施设计规范要求,从安全壳构型与压力控制维度的角度出发,提出一种方形双层抑压安全壳方案。[结果]对安全壳压力特性以及结构强度的分析显示,在设计基准事故工况下,安全壳结构安全,重量和空间指标可控,安全壳的船堆适配性较好。[结论]参考工程经验表明,基于该方案的浮动堆总体指标较好,可为工程人员设计提供参考。     

高温和高压下吊装孔蒸汽微泄漏特性测量的理论与实验研究

[目的]为了研究应用于核动力装置的吊装孔在事故工况下的密封性能,搭建一套能够实现蒸汽微泄漏量定量测量的实验装置。[方法]在该装置中,0.66 MPa下的饱和蒸汽被充入加压腔以模拟事故工况,泄漏的蒸汽则通过敷设了保温层的收集腔来收集,并且不会发生冷凝。实时监测收集腔内温度、湿度和压力等参数的变化情况,以推算蒸汽的泄漏率。[结果]实验结果表明：采用厚度为1.5和3.0 mm核级垫片的吊装孔模型的蒸汽泄漏率分别为13.93和11.91 g/24 h,均能满足低漏设计要求,其中,3.0 mm垫片的密封性能更优。对同种垫片和同样压力下的干空气和蒸汽测量的结果进行分析,得到的密封系数nd4十分接近,验证了实验装置对蒸汽微泄漏量测量的准确性。[结论]所提方法可推广应用于各种密封结构或压力系统,为事故工况下堆舱密封性评估提供了新的测量思路。     

一种优化大型浮动冲击平台输入环境的斜挡板结构设计

[目的]为了考核在接近实战条件下舰载设备的抗冲击能力,[方法]设计并建造大型浮动冲击平台(LFSP),增加冲击载荷的斜挡板结构,在4种具有不同配重、爆源距离及爆源布深的标准考核工况下,对非标试验系统LFSP提供的冲击环境开展仿真和水下爆炸标定试验。针对试验测量信号的低频成分进行分析及处理,并与仿真结果进行相似性分析。[结果]获得了LFSP在标准工况下所能提供的考核能力,证明斜挡板结构的建立满足规范冲击环境的横垂比要求。[结论]所得结果拓宽了后续的LFSP标定试验范围,有利于对更多的舰载设备进行抗冲击性能试验考核。     

200t级浮动冲击平台水下爆炸试验低频冲击响应数据分析

[目的]为了提高舰载设备抗冲击考核试验的标准性,[方法]分析200 t级浮动冲击平台舷侧16 m工况的水下爆炸试验低频振子冲击响应数据,给出浮动冲击平台低频冲击响应特性。[结果]结果表明,浮台横向和垂向的低频响应差异不明显,说明浮动冲击平台导流装置效果显著,至少在低频段可有效调节浮台垂向与横向的冲击强度比例;浮动冲击平台低频冲击谱的低频段和高频段存在拐点,低频拐点出现在约4 Hz处,高频拐点出现在约15 Hz处。[结论]浮动冲击平台不同部位的低频冲击响应相差不大,说明低频响应以浮台整体的刚体运动为主。     

大型LNG船发电机室的燃气管线泄漏分析北大核心CSCD

[目的]目前,由双燃料发动机组成的电力推进系统是大型液化天然气(LNG)船的主流推进方式,必须对爆炸性可燃气体进行安全可靠性的定性、定量评估,以规避潜在风险。[方法]以某双燃料电力推进大型LNG船发电机室为研究对象,对其内部不同区域的燃气(天然气)泄漏工况进行模拟分析。根据泄漏发生的形式、位置和速率等定义危险泄漏工况,选择雷诺应力模型为湍流模型,采用计算流体力学(CFD)软件Fluent对发电机室燃气供应管线的5个泄漏点进行持续泄漏模拟计算,并将泄漏扩散结果与舱室通风的流场速度分布相结合,得到不同区域发生泄漏后的天然气扩散趋势和浓度分布。[结果]根据仿真模拟结果优化了可燃气体探测器布置方案,并明确了排气风机无需进行防爆设计。[结论]研究结果可为有限空间内通风条件下的可燃气体泄漏事故分析防范提供参考,并且适用于燃烧爆炸破坏的定量评估,用以指导结构强度设计。     

大型LNG船发电机室的燃气管线泄漏分析

[目的]目前,由双燃料发动机组成的电力推进系统是大型液化天然气(LNG)船的主流推进方式,必须对爆炸性可燃气体进行安全可靠性的定性、定量评估,以规避潜在风险。[方法]以某双燃料电力推进大型LNG船发电机室为研究对象,对其内部不同区域的燃气(天然气)泄漏工况进行模拟分析。根据泄漏发生的形式、位置和速率等定义危险泄漏工况,选择雷诺应力模型为湍流模型,采用计算流体力学(CFD)软件Fluent对发电机室燃气供应管线的5个泄漏点进行持续泄漏模拟计算,并将泄漏扩散结果与舱室通风的流场速度分布相结合,得到不同区域发生泄漏后的天然气扩散趋势和浓度分布。[结果]根据仿真模拟结果优化了可燃气体探测器布置方案,并明确了排气风机无需进行防爆设计。[结论]研究结果可为有限空间内通风条件下的可燃气体泄漏事故分析防范提供参考,并且适用于燃烧爆炸破坏的定量评估,用以指导结构强度设计。     

船舶动力装置模块化建造工艺设计及精度分配

[目的]模块化造船有利于缩短设计建造周期、降低生产成本、提高产品质量,但给船舶建造能力提出了较高的要求,尤其是动力装置的安装。由于其具有对接安装精度高、设备安装尺寸链长、安装对接接口多等特点,较易产生由于对接安装设备间偏差大而无法对接安装,以及对接安装精度差导致的设备运行异常振动噪声等问题。为有效化解上述建造工艺设计及精度分配问题,[方法]在现有国内船舶建造能力的基础上,运用数值分析方法,开展动力装置模块化建造精度分配计算分析。[结果]数值计算分析表明,各对接安装环节精度分配合理可行,相关调节余量设置满足船舶建造要求。[结论]上述数值分析方法可用于指导船舶动力装置模块化建造。     

蒸汽动力系统在不同工况下的凝水分配协调性分析

[目的]为满足蒸汽动力系统在不同工况下的使用要求,需开展凝水分配协调性分析和管路优化设计.[方法]基于Flowmaster仿真计算软件,建立凝水系统的管网仿真模型,分析低工况和高工况下的凝水系统压力和流量分配情况,并相应提出降低水柜安装高度和调整系统管路连接方式这2种优化设计方案.[结果]计算结果表明:在低工况下,当凝...     

大型舰船环状冷媒水系统运行模式试验研究北大核心CSCD

[目的]为了解决大型舰船环状冷媒水系统多种工况运行时的水力平衡问题,[方法]针对该系统的形式及特点,搭建缩比试验平台,对系统各区独立运行、备用泵向各区供水、单泵及多泵联合供水等多种运行模式进行试验研究。分析在不同运行模式下各区用户支路的流量分配特性。[结果]试验结果表明,当位于舰船舯部的备用泵分别向其他各用户区供水时,各用户支路的实际流量达到设计流量的90%以上,其水力失调度为0.89~1.02;单泵向全舰供水时,用户试验流量仅达到设计流量的20.0%~37.1%,区间流量最大不平衡率均大于40%,存在严重的水力失调现象;对于系统多泵联合供水运行模式,双泵、三泵、四泵联合供水模式下的最优运行工况可满足舰船不同负荷下的水量需求,区间流量最大不平衡率小于15%,结果能满足工程要求。[结论]试验结果可为实舰运行与控制提供参考依据。     

大型舰船环状冷媒水系统运行模式试验研究

[目的]为了解决大型舰船环状冷媒水系统多种工况运行时的水力平衡问题,[方法]针对该系统的形式及特点,搭建缩比试验平台,对系统各区独立运行、备用泵向各区供水、单泵及多泵联合供水等多种运行模式进行试验研究。分析在不同运行模式下各区用户支路的流量分配特性。[结果]试验结果表明,当位于舰船舯部的备用泵分别向其他各用户区供水时,各用户支路的实际流量达到设计流量的90%以上,其水力失调度为0.89~1.02;单泵向全舰供水时,用户试验流量仅达到设计流量的20.0%~37.1%,区间流量最大不平衡率均大于40%,存在严重的水力失调现象;对于系统多泵联合供水运行模式,双泵、三泵、四泵联合供水模式下的最优运行工况可满足舰船不同负荷下的水量需求,区间流量最大不平衡率小于15%,结果能满足工程要求。[结论]试验结果可为实舰运行与控制提供参考依据。     

滨海核电厂海工建筑物设计标准探讨

作为滨海核电厂的重要组成部分,海工建筑物的设计标准值得研究和探讨。根据核电安全法规及相关规范的要求,对滨海核电厂海工建筑物的结构功能进行分析,将各海工建筑物的安全等级进行系统划分,明确核电厂海工建筑物设计标准需要考虑的内容,并总结海工建筑物设计标准的确定原则。结合国内在建的陆丰核电厂,确定该项目设计参数的标准值,对合理降低核电厂海工建筑物设计标准的思路和方法进行总结,可为类似工程提供参考。     

基于比例伪时序算法的舰船电力风险评估系统

[目的]为了提高舰船电力系统的安全性与稳定性,提出基于比例伪时序算法的风险评估系统.[方法]在舰船电力系统中引入改进的伪时序算法,对电压、功率和频率等电力模拟量进行赋值,并通过组态界面进行可视化监控,进而对舰船电力系统进行整体风险评估.同时,针对不同工况下的系统拓扑结构变化问题,通过引入比例补偿系数来调整算法,从而提高...     

基于数字孪生的舰船蒸汽动力总体模型框架研究

[目的]为了实现舰船蒸汽动力系统的数字化、网络化和智能化,提出一种总体数字孪生模型应用体系.[方法]从物理对象、过程要素、生命周期及虚拟空间这4个维度,提出基于数字孪生的舰船蒸汽动力系统总体"四维思想模型",并创建总体全生命周期的"五阶体系模型",涵盖概念论证、系统设计、总装建造、试验试航及运维保障这5个典型的阶段.通...     

核发电船堆舱破损状态极限强度分析

对于核发电船而言,考虑到核反应堆的安全性问题,船体结构即使发生破坏,也要保证整体的强度,所以有必要针对破损后的船体梁进行极限强度分析。在船体剩余极限强度分析中,核反应堆舱所处舱段的极限承载能力是整个核发电船极限强度分析的关键。文章研究的重点集中在核反应堆舱段,在该舱段选取危险剖面进行剩余极限强度分析。同时,采用中和轴偏转的Smith方法对反应堆舱段进行破损船体极限强度计算,并结合HCSR规范对其进行评估。根据该核电船作业海域的海况资料,对其遭遇的波浪载荷进行长期极值预报,进而得出该船破损情况下的设计极限弯矩。结果表明,该船的设计极限弯矩满足规范中的要求,为基于规范的特定海域中的特定船型剩余强度评估提供参考。     

Improved method for non-linear FE analysis of polar class ship primary structures

In the IACS Polar Class Rules, primary structures are required to be assessed with direct calculation methods, which in most cases is either linear or non-linear finite element analysis. For linear analysis a clear set of requirements and acceptance criteria are provided in the rules. This approach is currently the most widely used assessment method although non-linear analysis would provide better insight into the behavior of the structure, giving designers tools to reduce weight and/or improve safety. The current rule requirements for non-linear analysis are high-level in nature and not easily applicable to practical design work. In order to implement non-linear analysis practically, a simple-to-use acceptance criteria is be needed. In this paper, a robust and simple-to-use assessment methodology and acceptance criteria is proposed. The proposed method provides means to ensure proper structural hierarchy. Appropriate safety margins are described through the plastic response of the local frame and the primary structural member. Allowable plastic deformation caused by the design ice load is determined by relating the permanent set of the structure to newbuild vessel production tolerances. An example analysis comparing the proposed method to existing linear and non-linear methods is presented. The proposed method ensures that the structure remains serviceable throughout the lifetime of the vessel.     

核电站取水口海生物驱赶消杀技术研究

近年来,国内多座滨海核电站海生物频繁入侵,可能引发冷源取水口堵塞、核电站跳堆事故,严重影响核电站的安全可靠运行。本文对国内外核电站冷源防护技术进行了广泛调研,介绍了多种海生物驱赶消杀技术,分析了各种技术的作用原理,论述了各种技术的优缺点,给出了工程指导建议。结合核电站取水口立体纵深防护原则,提出了一种海生物驱赶消杀综合系统模型,为核电站改造以及新建核电站规划设计提供了参考。     

民用核动力船舶电力系统方案研究

本文以民用核动力船舶的发展方向为立足点,充分考虑民用核动力船舶的安全性、可靠性、冗余性、经济性设计需求,给出了不同用途下的民用核动力船舶电力系统解决方案。此外,针对自航类核动力船舶所有交流电源失效的可能性和救援的时差性,提供了一种增加附加直流电源来保证安全性的解决方案。     

20000 t浮动核电站驳船与补给船碰撞计算分析

浮动核电站驳船作为反应堆的承载结构,其耐撞性能与发生碰撞时反应堆部位的冲击环境对核电站的运行安全有十分重要的影响。文章参考俄罗斯即将投入运营的"罗蒙诺索夫"号浮动核电站的结构形式和布置情况,在ANSYS/LSDYNA中建立了浮动核电站驳船与其中的小型核反应堆及其主要管路的简化有限元模型,对驳船舷侧在与补给船球鼻首发生微能碰撞时结构的变形损伤情况进行分析,并通过计算核反应堆关键位置处的冲击谱,对碰撞过程中反应堆部位的冲击环境进行了分析,为管路相关设备的冲击设计提供参考。     

内河多工况船机桨匹配优化设计

[目的]内河船舶在航行时存在顺水、逆水和急流等多种工况,传统的内河船舶船?机?桨匹配设计方法仅对船舶在逆水上行时进行了匹配设计,而在顺水下行工况,因船舶推进效率低、主机利用率低,造成油耗成本高、经济性较差等,因此需进行多工况内河船舶船?机?桨匹配优化设计.[方法]首先,在不同工况下对内河船舶推进系统的各参数进行设计,并...     

滨海核电厂海域工程总平面布置设计要点

结合近年来国内实施的若干个滨海核电厂设计实例,从核电厂海域工程构筑物承担的防洪、取排水和大件吊卸运输等功能展开论述,重点分析厂址防洪与厂坪高程、护岸高程设计之间的关系,不同取排水方式的优缺点和适应性,取排水构筑物常用的平面布置方式及所考虑的取水安全、温排水、潮流、泥沙和波浪等因素,大件码头平面布置考虑的因素。