대리모델을 이용한 고온가스냉각형 원자로 하층부 최적설계

Title
대리모델을 이용한 고온가스냉각형 원자로 하층부 최적설계
Authors
주재우
Keywords
대리모델을이용한고온가스냉각형원자로하층부최적설계
Issue Date
2012
Publisher
인하대학교
Abstract
본 연구에서는 삼차원 레이놀즈평균 나비어-스톡스 해석과 대리모델 기법을 사용하여 페블베드형 고온가스냉각형 원자로 하층부의 형상최적화를 수행하였다. 난류모델로는 SST 모델을 사용하였다. 원자로 하층부로 유입되어 출구파이프에서 유출되는 유동의 압력강하를 목적함수로 사용하였다. 하층부 내에 있는 지지블록의 형상변수, 즉, 하층부 지지블록의 x축의 수평방향으로 위치이동과 지지블록의 무게중심에서 회전각도의 두가지 무차원화 된 변수들을 설계변수로 채택하여 설계영역을 설정하였다. 라틴하이퍼큐브 견본추출법을 사용하여 설계영역을 대표하는 실험점들을 추출한 후 각 실험점들에서 삼차원 유동해석에 의해 목적함수를 구하였다. 수치해석을 통하여 얻은 실험점에 대한 계산결과를 바탕으로 대리모델을 사용하여 최적점에 대한 목적함수 값과 설계변수 값을 예측하였다. 예측된 최적점의 설계변수 값을 바탕으로 최적형상을 구축하여 RANS 해석을 수행하여 예측값의 타당성을 검증하였다. 최적설계 수행 결과 원자로 하층부에서 발생하는 압력손실이 감소되었음을 확인할 수 있었고, 속도분포역시 더 균일하게 분포하는 것을 확인할 수 있었다. 그 결과 기준형상대비 최적형상에서 약 11.8%의 압력손실 감소를 확인하였다.
Description
Ⅰ. 서 론 1 Ⅱ. 수치해석 방법 3 1. 유동해석 영역 및 경계조건 3 2. 난류모델 4 3. 격자의존성 시험 7 Ⅲ. 최적화기법 9 1. 목적함수 및 설계변수 9 2. 라틴하이퍼큐브 샘플링(Latin hypercube sampling) 10 3. 반응면 기법(Response Surface Approximation Model) 11 Ⅳ. 결 과 및 검토 12 Ⅴ. 결 론 42 참고문헌 43 Fig. 1 The cooling system of PBMR (janse van Rensburg et al. [3]) 16 Fig. 2 PBMR Computational domain in the outlet plenum 18 Fig. 3 Non-dimensional velocity distribution on the x-y plane at z=0.4m in the reference outlet plenum 19 Fig. 4 Geometrical parameters in the outlet plenum 20 Fig. 5 Grid-dependency test: non-dimension velocity distribution in the outlet pipe 21 Fig. 6 Grid system of outlet plenum 22 Fig. 7 Surrogate based optimization procedure 23 Fig. 8 Non-dimensional velocity distributions around the roof support block of the outlet plenum about dimensionless displacement (l/r) on the x-y plane (z=0.4m) 24 Fig. 9 Results of objective function about dimensionless displacement (l/r) 25 Fig. 10 Non-dimensional velocity distributions around the roof support block of the outlet plenum about angle of rotation (a) on the x-y plane (z=0.4m) 26 Fig. 11 Results of objective function about angle of rotation (a) 27 Fig. 12 Results of parametric study about two design variables 28 Fig. 13 Non-dimensional velocity distributions around the roof support block of the outlet plenum on the x-y plane (z=0.4m) 29 Fig. 14 Velocity vector around the roof support block of the outlet plenum on the x-y plane (z=0.4m) 31 Fig. 15 Distributions of turbulent kinetic energy on the A-B cross section (y=-2m) of outlet pipe 33 Fig. 16 Value of turbulent kinetic energy on the A-B line (y=-2m) of outlet pipe 34 Fig. 17 Pressure distributions on the surface of roof support block on the x-y plane 35 Table 1 Dimensions of the reference outlet plenum 39 Table 2 Ranges of design variables 40 Table 3 Results of optimization 41
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/23313
Appears in Collections:
College of Engineering(공과대학) > Mechanical Engineering(기계공학) > Theses(기계공학 석박사 학위논문)
Files in This Item:
24421.pdfDownload

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

Browse