严重事故下反应堆压力容器下封头耦合烧蚀传热分析
发布时间：2021-08-26 16:24
核电站严重事故发生后,反应堆压力容器（RPV）固壁在熔池作用下会发生烧蚀、减薄。开展RPV下封头耦合烧蚀传热分析对堆坑注水有效性论证和RPV剩余壁厚确认有重要的理论指导意义。本文以CPR1000反应堆压力容器为研究对象,在FLUENT 17.2平台下,基于动态网格方法和UDF二次开发,构建了综合考虑RPV固壁瞬态烧蚀与导热、RPV内壁热流密度再分布及RPV外壁过冷沸腾的全耦合计算模型,获取了9 000 s内的堆坑两相流场分布和RPV固壁烧蚀温度场,分析确定了最小剩余壁厚和发生位置。结果表明:使用动态网格捕捉壁面烧蚀的方法可行,本文全耦合计算模型在分析RPV固壁瞬态烧蚀过程方面有一定优势。
【文章来源】：原子能科学技术. 2020,54(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
几何模型
数值计算网格划分如图2所示。由于计算模型为2D Axisymmetric,网格密度受到的限制较小。本文选取较小的网格单元尺寸,优先确保网格质量和网格精细化程度。为兼顾初始条件下和烧蚀后重生成网格的质量,数值计算采用全非结构化网格划分方法,且固体域网格与流体域网格采用相同的划分方案和网格尺寸。如图2所示,网格单元尺寸最大不超过0.008 m,网格总数约为7.6万,网格质量大于0.75。网格最小单元已基本满足标准壁面函数下近壁面y+>30的要求,因而未再进行边界层网格加密处理。通过改变总体的最大网格单元尺寸,网格无关性验证共生成3种不同数量的网格。其中,总数为7.6万的网格为后续计算分析使用的网格。图3示出不同网格下,5 000 s内RPV外壁平均温度 Τ ˉ 和出口空泡份额的变化。根据计算流体域内的流动传热状态,可划分为发展和稳定两个阶段。由图3可看出:发展阶段气液两相分布尚未稳定,不同网格下的计算结果略有差异;随着两相流态逐渐稳定,不同网格计算的外壁平均温度和出口空泡份额差异均很小。由于RPV剩余壁厚的求解主要取决于稳定后保温层流道内的流动传热状态,本文认为7.6万的网格数量可基本满足计算求解准确性的要求。
通过改变总体的最大网格单元尺寸,网格无关性验证共生成3种不同数量的网格。其中,总数为7.6万的网格为后续计算分析使用的网格。图3示出不同网格下,5 000 s内RPV外壁平均温度 Τ ˉ 和出口空泡份额的变化。根据计算流体域内的流动传热状态,可划分为发展和稳定两个阶段。由图3可看出:发展阶段气液两相分布尚未稳定,不同网格下的计算结果略有差异;随着两相流态逐渐稳定,不同网格计算的外壁平均温度和出口空泡份额差异均很小。由于RPV剩余壁厚的求解主要取决于稳定后保温层流道内的流动传热状态,本文认为7.6万的网格数量可基本满足计算求解准确性的要求。2 压力容器壁面耦合烧蚀传热计算模型
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于OpenFOAM的过冷流动沸腾数值模拟[J]. 秦浩,王明军,李林峰,田文喜,苏光辉,秋穗正. 原子能科学技术. 2019(11)
[2]熔融物堆内滞留条件下压力容器变形[J]. 温爽,李铁萍,李聪新,高新力. 核技术. 2016(10)
[3]The Shandong Shidao Bay 200 MWe High-Temperature Gas-Cooled Reactor Pebble-Bed Module（HTR-PM） Demonstration Power Plant:An Engineering and Technological Innovation[J]. Zuoyi Zhang,Yujie Dong,Fu Li,Zhengming Zhang,Haitao Wang,Xiaojin Huang,Hong Li,Bing Liu,Xinxin Wu,Hong Wang,Xingzhong Diao,Haiquan Zhang,Jinhua Wang. Engineering. 2016(01)
[4]大功率先进压水堆IVR有效性评价分析[J]. 金越,鲍晗,刘晓晶,程旭. 核动力工程. 2015(03)
[5]ERVC数值模拟研究[J]. 霍飞鹏,闫大强,李京浩,王捷. 原子能科学技术. 2015(S1)
[6]竖直加热圆管内过冷沸腾及CHF数值模拟[J]. 李权,焦拥军,于俊崇. 核动力工程. 2015(01)
本文编号：3364571
【文章来源】：原子能科学技术. 2020,54(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
几何模型
数值计算网格划分如图2所示。由于计算模型为2D Axisymmetric,网格密度受到的限制较小。本文选取较小的网格单元尺寸,优先确保网格质量和网格精细化程度。为兼顾初始条件下和烧蚀后重生成网格的质量,数值计算采用全非结构化网格划分方法,且固体域网格与流体域网格采用相同的划分方案和网格尺寸。如图2所示,网格单元尺寸最大不超过0.008 m,网格总数约为7.6万,网格质量大于0.75。网格最小单元已基本满足标准壁面函数下近壁面y+>30的要求,因而未再进行边界层网格加密处理。通过改变总体的最大网格单元尺寸,网格无关性验证共生成3种不同数量的网格。其中,总数为7.6万的网格为后续计算分析使用的网格。图3示出不同网格下,5 000 s内RPV外壁平均温度 Τ ˉ 和出口空泡份额的变化。根据计算流体域内的流动传热状态,可划分为发展和稳定两个阶段。由图3可看出:发展阶段气液两相分布尚未稳定,不同网格下的计算结果略有差异;随着两相流态逐渐稳定,不同网格计算的外壁平均温度和出口空泡份额差异均很小。由于RPV剩余壁厚的求解主要取决于稳定后保温层流道内的流动传热状态,本文认为7.6万的网格数量可基本满足计算求解准确性的要求。
通过改变总体的最大网格单元尺寸,网格无关性验证共生成3种不同数量的网格。其中,总数为7.6万的网格为后续计算分析使用的网格。图3示出不同网格下,5 000 s内RPV外壁平均温度 Τ ˉ 和出口空泡份额的变化。根据计算流体域内的流动传热状态,可划分为发展和稳定两个阶段。由图3可看出:发展阶段气液两相分布尚未稳定,不同网格下的计算结果略有差异;随着两相流态逐渐稳定,不同网格计算的外壁平均温度和出口空泡份额差异均很小。由于RPV剩余壁厚的求解主要取决于稳定后保温层流道内的流动传热状态,本文认为7.6万的网格数量可基本满足计算求解准确性的要求。2 压力容器壁面耦合烧蚀传热计算模型
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于OpenFOAM的过冷流动沸腾数值模拟[J]. 秦浩,王明军,李林峰,田文喜,苏光辉,秋穗正. 原子能科学技术. 2019(11)
[2]熔融物堆内滞留条件下压力容器变形[J]. 温爽,李铁萍,李聪新,高新力. 核技术. 2016(10)
[3]The Shandong Shidao Bay 200 MWe High-Temperature Gas-Cooled Reactor Pebble-Bed Module（HTR-PM） Demonstration Power Plant:An Engineering and Technological Innovation[J]. Zuoyi Zhang,Yujie Dong,Fu Li,Zhengming Zhang,Haitao Wang,Xiaojin Huang,Hong Li,Bing Liu,Xinxin Wu,Hong Wang,Xingzhong Diao,Haiquan Zhang,Jinhua Wang. Engineering. 2016(01)
[4]大功率先进压水堆IVR有效性评价分析[J]. 金越,鲍晗,刘晓晶,程旭. 核动力工程. 2015(03)
[5]ERVC数值模拟研究[J]. 霍飞鹏,闫大强,李京浩,王捷. 原子能科学技术. 2015(S1)
[6]竖直加热圆管内过冷沸腾及CHF数值模拟[J]. 李权,焦拥军,于俊崇. 核动力工程. 2015(01)
本文编号：3364571
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