压力容器外部冷却系统内局部温度场及两相分布特性研究
发布时间：2021-02-21 10:16
压力容器外部冷却（ERVC）作为一项先进压水堆严重事故缓解措施，以其结构简单、良好的经济性和非能动安全等优点得到了广泛的研究和应用。ERVC流道内的两相局部分布和冷却水池的热分层现象通过影响自然循环流动会间接影响到外部冷却能力；而现有的针对ERVC两相局部分布和热分层现象等方面的基础研究实验和数值研究非常罕见，尚无研究者能够确定这两个现象对外部冷却能力的影响程度。本文主要针对先进压水堆外部冷却流道内局部空泡份额和冷却水池内的局部温度场分布进行实验测量，分析和总结局部空泡份额及热分层的分布特征和发展规律，为ERVC流动传热现象和机理研究提供详细的实验数据；同时采用FLUENT程序对下封头外部流道内的两相流分布及水箱热分层现象进行模拟计算，对相关模型的适用性进行评价，为程序计算模型的优化提供改进建议。在ERVC流道内的两相局部分布研究中，采用自制的电导探针测量了不同液相/气相流量下ERVC上升通道内局部空泡份额的分布；实验发现，流道截面局部空泡份额分布特征主要受测点位置和流动条件影响；采用统计学中的峰度系数和偏度系数对局部空泡率的分布进行定量分析：下封头底部的局部空泡份额分布为壁面峰值分布...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：183 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
上海交通大学博士学位论文答辩决议书
摘要
ABSTRACT
主要符号说明
第一章 绪论
1.1 选题背景
1.1.1 先进压水堆严重事故缓解措施-IVR
1.1.2 压力容器外部冷却
1.2 压力容器外部冷却实验及数值分析研究概述
1.3 两相局部分布及热分层现象实验及数值研究总结
1.3.1 两相局部分布的实验测量及数值模拟研究概述
1.3.2 热分层实验及数值模拟研究概述
1.4 本文主要工作
第二章 实验装置及实验过程方法
2.1 REPEC 实验装置及系统简介
2.1.1 REPEC 实验回路系统
2.1.2 REPEC 实验回路测量系统
2.1.3 REPEC 实验回路数据采集及控制系统
2.2 ERVC 热分层测量实验装置及方法
2.2.1 热分层实验对象-上水箱
2.2.2 热分层实验测量装置
2.2.3 热分层实验方案与操作方法
2.3 ERVC 两相流参数局部分布实验测量装置及方法
2.3.1 ERVC 两相流参数局部分布实验装置及测点布置
2.3.2 两相流参数局部分布测量装置
2.3.3 ERVC 两相流局部空泡份额测量实验方案及过程方法
2.4 电导探针测量系统的标定
2.4.1 电导探针测量误差来源及影响因素
2.4.2 电导探针标定实验装置
2.4.3 电导探针系统标定结果
2.5 本章小结
第三章 ERVC 两相流参数局部分布测量实验结果与分析
3.1 局部空泡份额分布实验结果及影响因素分析
3.1.1 局部空泡份额的空间分布
3.1.2 气相流量对局部空泡份额分布的影响
3.1.3 液相流量对局部空泡份额分布的影响
3.2 局部空泡份额分布特点的定量分析
3.2.1 局部空泡份额分布定量描述方法
3.2.2 局部空泡份额分布类型
3.2.3 ERVC 流道内局部空泡份额分布特性规律
3.3 本章小结
第四章 下封头外部两相流分布的数值模拟与结果分析
4.1 ERVC两相流动计算对象及建模
4.2 ERVC 两相流计算方法和模型
4.2.1 两相流混合模型
4.2.2 两相流欧拉模型
4.3 计算工况和边界条件
4.4 两相流数值计算结果与分析
4.4.1 气泡直径对计算结果的影响
4.4.2 壁面函数对计算结果的影响
4.4.3 混合模型计算结果与分析
4.4.4 欧拉模型计算结果及相间作用力的影响分析
4.4.5 基于 FLUENT 计算的下封头外部两相流分布特征分析
4.5 本章小结
第五章 ERVC 冷却水池热分层模拟实验结果与分析
5.1 冷却水箱内热分层现象分布特点及变化规律分析
5.1.1 热分层空间分布特点
5.1.2 水箱内温度场分布随时间的变化规律
5.2 ERVC 冷却水池热分层现象主要影响因素分析
5.2.1 循环流量对热分层的影响
5.2.2 初始温度对热分层的影响
5.2.3 导热项及热损失率对水箱热分层的影响
5.2.4 搅混对水箱内温度场分布的影响
5.3 热分层现象无量纲参数分析和预测模型
5.3.1 热分层无量纲参数分析
5.3.2 热分层预测模型
5.4 本章小结
第六章 ERVC 热分层模拟实验数值模拟与结果分析
6.1 ERVC 热分层计算对象及网格划分
6.2 边界条件和计算工况
6.3 热分层数值计算的敏感性分析
6.3.1 入口几何结构的影响分析
6.3.2 网格数量的影响分析
6.3.3 时间步长的影响分析
6.3.4 湍流模型的影响分析
6.4 热分层数值计算结果与分析
6.5 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 本文主要结论
7.2 论文创新点
7.3 未来工作展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
本文编号：3044209
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：183 页
【学位级别】：博士
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上海交通大学博士学位论文答辩决议书
摘要
ABSTRACT
主要符号说明
第一章 绪论
1.1 选题背景
1.1.1 先进压水堆严重事故缓解措施-IVR
1.1.2 压力容器外部冷却
1.2 压力容器外部冷却实验及数值分析研究概述
1.3 两相局部分布及热分层现象实验及数值研究总结
1.3.1 两相局部分布的实验测量及数值模拟研究概述
1.3.2 热分层实验及数值模拟研究概述
1.4 本文主要工作
第二章 实验装置及实验过程方法
2.1 REPEC 实验装置及系统简介
2.1.1 REPEC 实验回路系统
2.1.2 REPEC 实验回路测量系统
2.1.3 REPEC 实验回路数据采集及控制系统
2.2 ERVC 热分层测量实验装置及方法
2.2.1 热分层实验对象-上水箱
2.2.2 热分层实验测量装置
2.2.3 热分层实验方案与操作方法
2.3 ERVC 两相流参数局部分布实验测量装置及方法
2.3.1 ERVC 两相流参数局部分布实验装置及测点布置
2.3.2 两相流参数局部分布测量装置
2.3.3 ERVC 两相流局部空泡份额测量实验方案及过程方法
2.4 电导探针测量系统的标定
2.4.1 电导探针测量误差来源及影响因素
2.4.2 电导探针标定实验装置
2.4.3 电导探针系统标定结果
2.5 本章小结
第三章 ERVC 两相流参数局部分布测量实验结果与分析
3.1 局部空泡份额分布实验结果及影响因素分析
3.1.1 局部空泡份额的空间分布
3.1.2 气相流量对局部空泡份额分布的影响
3.1.3 液相流量对局部空泡份额分布的影响
3.2 局部空泡份额分布特点的定量分析
3.2.1 局部空泡份额分布定量描述方法
3.2.2 局部空泡份额分布类型
3.2.3 ERVC 流道内局部空泡份额分布特性规律
3.3 本章小结
第四章 下封头外部两相流分布的数值模拟与结果分析
4.1 ERVC两相流动计算对象及建模
4.2 ERVC 两相流计算方法和模型
4.2.1 两相流混合模型
4.2.2 两相流欧拉模型
4.3 计算工况和边界条件
4.4 两相流数值计算结果与分析
4.4.1 气泡直径对计算结果的影响
4.4.2 壁面函数对计算结果的影响
4.4.3 混合模型计算结果与分析
4.4.4 欧拉模型计算结果及相间作用力的影响分析
4.4.5 基于 FLUENT 计算的下封头外部两相流分布特征分析
4.5 本章小结
第五章 ERVC 冷却水池热分层模拟实验结果与分析
5.1 冷却水箱内热分层现象分布特点及变化规律分析
5.1.1 热分层空间分布特点
5.1.2 水箱内温度场分布随时间的变化规律
5.2 ERVC 冷却水池热分层现象主要影响因素分析
5.2.1 循环流量对热分层的影响
5.2.2 初始温度对热分层的影响
5.2.3 导热项及热损失率对水箱热分层的影响
5.2.4 搅混对水箱内温度场分布的影响
5.3 热分层现象无量纲参数分析和预测模型
5.3.1 热分层无量纲参数分析
5.3.2 热分层预测模型
5.4 本章小结
第六章 ERVC 热分层模拟实验数值模拟与结果分析
6.1 ERVC 热分层计算对象及网格划分
6.2 边界条件和计算工况
6.3 热分层数值计算的敏感性分析
6.3.1 入口几何结构的影响分析
6.3.2 网格数量的影响分析
6.3.3 时间步长的影响分析
6.3.4 湍流模型的影响分析
6.4 热分层数值计算结果与分析
6.5 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 本文主要结论
7.2 论文创新点
7.3 未来工作展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
本文编号：3044209
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