● 摘要
核能是一种具有巨大应用潜力但同时又非常危险的能源。自1954年建立人类历史上第一个核电站开始，人们开始尝试开发并使用这种能源。核电站在正常工作状态下会产生很大的热量，因此制冷系统是所有核电站的安全装置中不可或缺的组成部分。本文的研究对象是在核电站中为核电常规的辅助设备（如发电机、水泵等）冷却降温，保证其正常工作的设备。它是一个复杂且具有多种能量耦合的系统，其结构图由法国电力集团位于巴黎的研发中心设计。目前该制冷系统的Modelica模型已被初步建立起来，但还存在着初始化参数的不确定性和仿真结果的不稳定性等缺陷。针对这些问题，本文提出的解决方案是对该制冷系统使用键合图建模理论进行建模，并应用键合图模型的相关理论对模型进行分析，从而确定系统中元件间的因果关系，对系统的初始化提出参考。首先针对模型对象的热力学性质、动力学性质和流体力学性质，为系统中每个元件确定物理模型思路并构建相应的物理模型；其次，利用键合图建模法的相关理论，建立合理的核电制冷系统键合图模型，并对模型中的关键部位进行仿真，确保模型的准确性；最后，对该模型进行因果关系分配，并对因果关系分配后的模型进行构型分析，从而为核电制冷系统控制策略的研究提供精确的模型对象。本次课题的意义在于，首次对核电制冷系统进行了键合图建模。与目前已有的针对核电制冷系统的建模方法相比，基于键合图理论的建模方法具有更直观、更清晰表达系统工作状态等特点。