高温气冷堆氦气流动及燃料球冷却过程数值模拟
发布时间：2020-07-30 18:22
【摘要】：高温气冷堆是国际公认的一种具有良好安全特性的第四代核反应堆型。我国石岛湾高温气冷堆核电站预计于2017年竣工,有望成为世界首座模块式高温气冷堆商业化示范核电站。本文拟对规则床高温气冷堆中氦气与燃料球的流动与传热过程进行建模和数值模拟,预测高温气冷堆中的温度、速度和压力分布。本文建立了简单体心立方和体心立方排列的球床代表模型,其中的燃料球模型使用真实燃料球的尺寸和发热区,氦气的物性是和温度、压力相关的变量。使用ICEMCFD对模型划分了结构化网格。对简单体心立方球床代表单元建立了包含两个半燃料球和两个整型燃料球的球床代表模型,以其中三号燃料球为代表对燃料球的温度场进行分析,对氦气的速度场和压力场提取数据并进行分析。对体心立方球床代表模型建立了七个八分之一燃料球的代表模型,以其中五号燃料球为代表对燃料球的温度场进行分析,对氦气的速度场和压力场提取数据进行分析。再通过FLUENT自带的PROFILE边界文件计算单元对简单体心立方球床和体心立方球床模型进行了叠加计算。再对不同速度下体心立方排列球床叠加模型进行了叠加计算。模拟结果显示：在规则球床之间的氦气流动时,每个燃料球后有氦‘气漩涡,氦气的流动分为主流区和回流区；燃料球的温度是中心靠上部位的温度最高,并随半径的增加而降低；燃料球之间切点附近的温度低于靠近氦气主流道区域的温度,上半球的温度高于下半球的温度；氦气的压力随燃料球之间的空隙呈波浪式降低。简单体心立方球床叠加计算的燃料球温升率为19.95 K/m,氦气温度平均上升率为19.93 K/m,平均压降率约为9156 Pa/m。体心立方球床叠加计算的氦气温升率为57.11 K/m,氦气平均温度上升率为54.67 K/m。氦气压力平均变化率为5327 Pa/m。即体心立方球床的温升率要高于简单体心立方球床,压降要低于体心立方球床。在此基础拟合了体心立方规则球床在不同的表观速度下的温升率和阻力系数。以上结果对规则球床高温气冷堆设计有一定的参考意义。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TL424
【图文】：
简化的小圆柱附近发生了分流。所Ｗ在小圆柱中的速度为０，在小圆柱面附近存在奢逡逑边界居，所Ｗ小圆柱附近的速度出现了巨大的阶跃。逡逑图２－１０中Ｖｚ－１为氨气在过流道么间的切点（ｘ＝０，邋ｙ＝０．０３邋ｍ）的Ｚ方向速度分量，逡逑Ｖｚ－２是氨气在氨气流道中如（ｘ＝０．０３ｍ，ｙ＝０．０３ｍ）坐标的Ｚ方向速度分量。在Ｖｚ－１逡逑中可Ｌ：Ｊｌ看到燃料球之间的氨气出现了回流，并且在下一个燃料球的下半球附近转为Ｚ逡逑轴正方向，其中速度为０的部位是捕捉到了切点燃料球的速度。流道中必线上，l气逡逑１４逡逑
逡逑图２－１４为第Ｈ个燃料球经过球必竖直线上的温度随着Ｚ坐标的变化图。经过燃逡逑料球的直线随着Ｚ坐标的上升是一个线略微下降至最低，再逐渐上升至最离，再经过逡逑下降的过程。其中燃料球的最高温度在巧屯巧上化００４３邋ｍ的距离的位置，最高温度逡逑为５５６．０７邋Ｋ。燃料巧的前驻点有一个略激下降的过程，其原因是前驻点靠近上一个燃逡逑料巧的后驻点，而每一个燃料球的后驻点的温度是耍z┯谇白さ愕奈露鹊模资艿藉义仙弦桓鋈剂锨虻姆湃扔跋欤敖愕愕角蛩街溆幸桓雎晕⑾陆档墓獭ｅ义希担担叮义希剩哄澹危苠义希危担怠＃危苠义希担矗跺澹叔危卞五五危卞五五危卞五义希埃保板危埃保插危埃保村义希铃义咸铮玻保炊吆湃剂锨蚴敝斜叵呤缺浠义希疲椋纾澹玻保村澹裕澹恚穑澹颍幔簦酰颍邋澹觯幔颍椋幔簦椋铮铄澹鳎槌鲥澹阱澹悖铮铮颍洌椋睿幔簦邋澹铮驽澹悖澹罨蝈澹欤椋睿邋澹幔翦澹危埃冲澹妫椋椋溴澹螅穑瑁澹颍邋义希埃埃冲义希埃埃玻义希海蓿绣澹慑义希铃宓腻澹粒希渝澹埃埃卞危板危埃埃卞危埃埃插危埃腻义希礤义咸铮玻保倒剂锨蛩剿浇孛嫖露仍仆煎义希疲椋纾澹玻保靛澹裕澹恚穑澹颍幔簦酰颍邋澹悖铮睿簦铮酰颍箦澹铮驽澹瑁铮椋椋铮睿簦幔戾澹螅澹悖簦椋铮铄义先缤迹玻保邓荆浇厍娜剂锨晌露仍仆肌４油贾锌桑卓闯觯剂锨蛭露儒义显谒浇孛媸侵型汀⒌奈露茸罡
本文编号：2775908
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TL424
【图文】：
简化的小圆柱附近发生了分流。所Ｗ在小圆柱中的速度为０，在小圆柱面附近存在奢逡逑边界居，所Ｗ小圆柱附近的速度出现了巨大的阶跃。逡逑图２－１０中Ｖｚ－１为氨气在过流道么间的切点（ｘ＝０，邋ｙ＝０．０３邋ｍ）的Ｚ方向速度分量，逡逑Ｖｚ－２是氨气在氨气流道中如（ｘ＝０．０３ｍ，ｙ＝０．０３ｍ）坐标的Ｚ方向速度分量。在Ｖｚ－１逡逑中可Ｌ：Ｊｌ看到燃料球之间的氨气出现了回流，并且在下一个燃料球的下半球附近转为Ｚ逡逑轴正方向，其中速度为０的部位是捕捉到了切点燃料球的速度。流道中必线上，l气逡逑１４逡逑
逡逑图２－１４为第Ｈ个燃料球经过球必竖直线上的温度随着Ｚ坐标的变化图。经过燃逡逑料球的直线随着Ｚ坐标的上升是一个线略微下降至最低，再逐渐上升至最离，再经过逡逑下降的过程。其中燃料球的最高温度在巧屯巧上化００４３邋ｍ的距离的位置，最高温度逡逑为５５６．０７邋Ｋ。燃料巧的前驻点有一个略激下降的过程，其原因是前驻点靠近上一个燃逡逑料巧的后驻点，而每一个燃料球的后驻点的温度是耍z┯谇白さ愕奈露鹊模资艿藉义仙弦桓鋈剂锨虻姆湃扔跋欤敖愕愕角蛩街溆幸桓雎晕⑾陆档墓獭ｅ义希担担叮义希剩哄澹危苠义希危担怠＃危苠义希担矗跺澹叔危卞五五危卞五五危卞五义希埃保板危埃保插危埃保村义希铃义咸铮玻保炊吆湃剂锨蚴敝斜叵呤缺浠义希疲椋纾澹玻保村澹裕澹恚穑澹颍幔簦酰颍邋澹觯幔颍椋幔簦椋铮铄澹鳎槌鲥澹阱澹悖铮铮颍洌椋睿幔簦邋澹铮驽澹悖澹罨蝈澹欤椋睿邋澹幔翦澹危埃冲澹妫椋椋溴澹螅穑瑁澹颍邋义希埃埃冲义希埃埃玻义希海蓿绣澹慑义希铃宓腻澹粒希渝澹埃埃卞危板危埃埃卞危埃埃插危埃腻义希礤义咸铮玻保倒剂锨蛩剿浇孛嫖露仍仆煎义希疲椋纾澹玻保靛澹裕澹恚穑澹颍幔簦酰颍邋澹悖铮睿簦铮酰颍箦澹铮驽澹瑁铮椋椋铮睿簦幔戾澹螅澹悖簦椋铮铄义先缤迹玻保邓荆浇厍娜剂锨晌露仍仆肌４油贾锌桑卓闯觯剂锨蛭露儒义显谒浇孛媸侵型汀⒌奈露茸罡
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