小型堆安全壳自然循环流动场研究
发布时间：2020-06-01 00:03
【摘要】：近年来,小型堆以其模块化、高灵活性的特点,在核能领域受到广泛关注。小型模块堆的种类繁多,其中NuScale作为一种设计较为成熟的轻水堆具有广阔的发展前景。正常运行情况下,NuScale安全壳浸没在冷却水池中,长期冷却阶段初期,安全壳内余热排出的效率与小型堆壳外水池内的温度场以及壁面附近的自然对流流速有着密切的关系,所以对于Nuscale小型堆安全壳这种特殊结构形状的发热边界产生的自然对流流动场的研究意义重大。本论文中用实验以及数值模拟的方法对小型堆壳外水池自然循环进行了瞬态研究。实验台架按照NuScale小型堆单模块实际尺寸的1/20设计搭建,安全壳内部沿圆周均匀布置四个加热棒,用以模拟堆芯衰变余热。实验中使用了 45个热电偶测点来测量关键位置的温度,并使用粒子图像测速法(PIV)来获取壳外水池自然循环瞬态速度场,从而研究安全壳内不同加热功率和安全壳壁面不同温度对冷却水池内瞬态速度场和温度场的影响。本文使用FLUENT 15.0中标准k-ε模型,可实现的k-ε模型,SST模型以及DES模型对安全壳外冷却水池内的瞬态速度场和温度场进行模拟。实验结果表明:安全壳侧壁面附近流体向上流动,周围低温流体流向安全壳壁面方向进行补充;安全壳穹顶上方流体向上流动;安全壳穹顶斜上方流体沿水平方向向水池壁面流动。安全壳外水池中形成热分层现象。不同加热功率和壁面温度影响了温度场上部高温区域厚度。研究发现穹顶结构会对安全壳壁面换热产生很大影响,竖直壁面周围流体的温度梯度要高于穹顶周围流体的温度梯度。数值模拟结果表明:可实现的k-ε、模型的模拟结果与实验数据符合得较好,随着加热时间的增加,壳外水池内热分层现象逐渐形成,流场逐渐稳定,自然循环范围逐渐缩小。
【图文】：
第２章实验装置及实验方法逡逑本实验参考ＮｕＳｃａｌｅ钢制安全壳以及冷却水池外形继而按线性缩比搭建实逡逑验台架。实验台架如图２－１所示。逡逑２．１实验装置简介逡逑本实验为模拟小型堆ＮｕＳｃａｌｅ钢制安全壳在反应堆严重事故后，由于压力逡逑容器的相应阀门打开后［３２］，冷却剂进入压力容器和安全壳之间真空部分，热量逡逑通过对流向安全壳壁面传热，，再通过自然对流传递给水池。实验主要探[偙诿驽义衔露取⒈诿嫒攘髅芏榷运啬谌确植阆窒蠹坝嗳扰懦瞿芰Φ挠跋臁ｅ义鲜笛樘芟低辰峁谷缤迹玻菜荆鍪笛樘苡桑锤鲎酉低彻钩桑海伞㈠义鲜笛椴糠郑保薄⑹莶扇鞠低常桑桑伞⒊渑潘低常ê缥桑帧⒓尤纫约拔露扰″义现葡低场ｅ义希海卞危。危义希祝危掊危礤义希幔╁危猓╁危悖╁义贤迹玻卑踩珁浚镣馑啬Ｐ停幔╁澹危酰樱悖幔欤迥Ｐ蜕杓脾龋猓┘蚧Ｐ停悖┦笛樘苠义希峰义
本文编号：2690654
【图文】：
第２章实验装置及实验方法逡逑本实验参考ＮｕＳｃａｌｅ钢制安全壳以及冷却水池外形继而按线性缩比搭建实逡逑验台架。实验台架如图２－１所示。逡逑２．１实验装置简介逡逑本实验为模拟小型堆ＮｕＳｃａｌｅ钢制安全壳在反应堆严重事故后，由于压力逡逑容器的相应阀门打开后［３２］，冷却剂进入压力容器和安全壳之间真空部分，热量逡逑通过对流向安全壳壁面传热，，再通过自然对流传递给水池。实验主要探[偙诿驽义衔露取⒈诿嫒攘髅芏榷运啬谌确植阆窒蠹坝嗳扰懦瞿芰Φ挠跋臁ｅ义鲜笛樘芟低辰峁谷缤迹玻菜荆鍪笛樘苡桑锤鲎酉低彻钩桑海伞㈠义鲜笛椴糠郑保薄⑹莶扇鞠低常桑桑伞⒊渑潘低常ê缥桑帧⒓尤纫约拔露扰″义现葡低场ｅ义希海卞危。危义希祝危掊危礤义希幔╁危猓╁危悖╁义贤迹玻卑踩珁浚镣馑啬Ｐ停幔╁澹危酰樱悖幔欤迥Ｐ蜕杓脾龋猓┘蚧Ｐ停悖┦笛樘苠义希峰义
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