过冷沸腾自然对流两相CFD模拟及应用

发布时间：2021-04-02 14:07

　　采用计算流体力学（CFD）方法,开展过冷沸腾自然对流两相模拟与应用研究。对侧壁加热圆柱水箱过冷沸腾自然对流实验采用两相CFD瞬态模拟,模拟时间为1 500 s,通过模型设置与模拟方法研究,再现了过冷沸腾发生后实验的温度阶跃,得到与实验较一致的温度分布、气泡产生时间与产生位置,确保了数值计算的合理性与准确性。在此基础上,对以欧洲ESBWR（经济简化沸水堆）非能动安全壳冷却系统（PCCS）为原型的ISP-42实验进行了两相CFD模拟,获得与实验一致的温度分布,确定采用两相CFD数值模拟对非能动安全壳冷却系统及非能动余热排出系统进行应用研究可行,为下一步计算传热系数、构建自然对流传热模型建立了良好基础。该项研究对工程应用中探寻非能动安全壳冷却系统及非能动余热排出系统的两相自然循环传热特性具有较大价值。 

【文章来源】：原子能科学技术. 2020,54(01)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

不同网格方案近壁面液相速度计算结果

将本文STAR-CCM+软件计算结果与文献[14]中采用CFX软件计算结果进行对比。图4示出了CFX软件和STAR-CCM+软件典型位置计算温度与实验测量温度随时间的变化对比。从图4可见,CFX对水箱上表面的计算更准确,但对水箱下部的计算误差较大,出现温度第1次阶跃后,CFX的预测值较实验值偏低。STAR-CCM+对水箱上表面温度计算过高的原因是在STAR-CCM+中沸腾模型与壁面滑移无法同时使用,因此计算的水箱上表面速度非常小,这使得温度交混很弱,导致温度被高估。而在实验中,由于水箱上表面为自由表面,设置为可滑移边界条件是更符合实际的。该问题可通过未来STAR-CCM+中在边界构造特殊的速度函数解决。两种软件均具有自然对流过冷沸腾两相模拟能力,STAR-CCM+除水箱上表面温度计算过高外,其余部分温度模拟均比较准确,因此可采用STAR-CCM+进行下一步研究。图4 不同位置计算及测量温度随时间的变化

不同位置计算及测量温度随时间的变化


本文编号：3115406