压水堆动态实时仿真系统(2)

ρ——两相混合物平均密度，千克/米3;

h——两相混合物平均焓值，瓦特/(米2∙开);

w——两相混合物平均流速，米/秒;

F——换热管传热面积，米2;

qn——单位长度的传热管在单位时间内向低温介质的放热量，千焦/(米∙秒);

e——两相混合物流动阻力系数;

θ——工质流动方向与水平方向的夹角，弧度;

P——工质所处的压力，帕斯卡;

3.本系统实物模型以及软件的实现

A.实物模型整体

(压水堆实物模型)

压水反应堆一回路主系统由反应堆、蒸汽发生器、主泵、稳压器以及相应管系组成。压水反应堆二回路系统由蒸汽发生器二次侧、汽轮机、冷凝器、凝水泵、给水泵、给水加热器、除氧器等主要设备组成。它以朗肯循环为基础，将蒸汽发生器一次侧能量输送至汽轮机做功。

B.控制台的实现

(压水堆控制台)

控制台采用FPGA为主控制器核心，实现管道各处流量，温度，压力测量、控制棒棒位，蒸汽发生器，堆芯，稳压器等的液位测量以及控制堆芯模拟产热量，主泵的功率和各阀门的开度。考虑到FPGA的运算速度足以达到控制这些传感器，所以主控制器还承担了反应堆数据到仿真数据的接口转换。主控制台与上位机之间采用串口通信交换数据。

C.动态实时控制软件GUI

软件仿真采用的是c#，c++，MATLAB的混合仿真技术，同时建立了实物模型与仿真软件的良好接口。软件界面采用微软的Windows Presentation Foundation架构。此方法能够真正做到界面与逻辑代码分离，

而且与多媒体之间有良好的接口。由于c#语言不适合做工程计算，所以我们选择了通过c#调用c++链接库的方式来实现仿真的底层数据处理。为了利用MATLAB提供的函数，我们的c++链接库采用VC6.0编译器来实现c++调用MATLAB函数和命令。这样就实现了一套c#，c++，MATLAB的混合仿真技术。既有美观的界面，又保证了数据实时仿真的速度。

4.结论以及展望

本系统采用半实物仿真技术，利用c#，c++，MATLAB的混合仿真技术建立了上位机动态实时仿真软件，并且利用相似原理制作了实物压水堆模型。通过对转换后的实物反应堆数据的校验，以及配合数学模型的仿真求解，成功研究了压水堆的热工水力特性，为核电站教学以及仿真机方面的应用提供了良好的基础。希望在通过对模型的简单改造后，能够对一体化压水堆提供理论指导。

参考文献

[1] Ishida T， Yao T，Teshima N. Experiments of two-phase flow dynamics of marine reactor behavior under heaving motion [J].J Nuclear Science and Technology ,1997 ,34 (8):771-782.

[2] 于涛等.基于网络远程控制的压水堆功率控制半实物仿真[J].核电子学与探测技术,2007.27

[3] 解 衡.一体化核动力系统热工水力分析程序研制[D].西安交通大学能源与动力工程学院 ,1998

余大利 付玉堂 崔婷婷 李燕(哈尔滨工程大学 黑龙江哈尔滨 150001)