自然循环换热器传热特性数值模拟研究
发布时间：2022-02-19 23:28
在核电站发生非失水事故时，非能动余热排出系统中的自然循环换热器开始投入使用，可以及时的排出堆芯内的余热，防止反应堆发生事故。自然循环换热器是以密度差、温度差、重力等非能动手段作为驱动力，使换热器内的流体产生自然循环，减少了核电厂对泵、风机等需要电力的设施依赖，也减少了人因因素对电厂安全的影响。在核电站中自然循环的使用可以有效的增加电站在发生事故时反应堆的安全性能。本文应用FLUENT流体力学分析软件，对自然循环换热器的传热特性进行数值模拟研究，研究的主要内容有以下几点。1.分析换热器的物理模型，对模型进行适当的简化，并应用Pro/E软件建立换热器的模型，同时辅助以数学模型，完成对整个换热器的建模。2.分别对换热器的管侧和壳侧的温度场进行分析，研究传热管束内部的传热过程，同时分析换热器壳侧不同位置处的换热情况。对换热器的出口平均温度进行分析，分析出口平均温度与设计温度之间的误差，评价换热器的换热性能。3.对换热器壳侧的速度场进行研究，分析换热器的结构对自然循环的影响，并提出相关的意见对换热器进行优化分析。4.对换热器进行不同工况分析，研究不同工况下换热器的换热性能。并编写换热器的沸腾用户...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省211工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 第三代反应堆研究发展
1.3 自然循环换热器国内外研究现状
1.3.1 国内研究现状
1.3.2 国外研究现状
1.3.3 研究现状总结
1.4 本文研究的主要内容
第2章 自然循环换热器模型建立
2.1 概述
2.2 研究对象简介
2.2.1 非能动余热排出系统简介
2.2.2 自然循环换热器简介
2.3 物理模型
2.3.1 IRWST 模型建立
2.3.2 PRHR HX 物理模型
2.4 换热器数学模型
2.4.1 守恒方程
2.4.2 控制方程的离散
2.4.3 FLUENT 计算模型
2.4.4 自然循环密度变化模型
2.5 相变数学模型
2.5.1 气液两相流模型基本参数
2.5.2 池式沸腾传热模型
2.6 模型的简化及模拟计算假设
2.6.1 模型简化
2.6.2 模拟计算假设
2.7 本章小结
第3章 数值模拟方案
3.1 概述
3.2 FLUENT 软件简介
3.3 计算网格划分
3.4 模拟求解条件设置
3.4.1 基本求解条件
3.4.2 边界条件设置及 UDF 程序
3.5 薄壁模型验证分析
3.6 本章小结
第4章 换热器内自然循环数值模拟研究
4.1 概述
4.2 换热器不同时刻温度场分析
4.2.1 换热器整体温度场分析
4.2.2 弯管束不同时刻温度场分析
4.2.3 弯管截面不同时刻温度场分析
4.2.4 壳侧不同时刻温度场分析
4.3 换热器不同位置处温度场分析
4.3.1 不同位置处管束截面的温度分布
4.3.2 不同位置处换热器整体截面的温度分布
4.3.3 换热器出口温度误差分析
4.4 换热器内速度场分析
4.4.1 换热器整体在不同时刻的速度变化
4.4.2 换热器局部流场分析
4.4.3 换热器不同截面处速度矢量分析
4.5 本章小结
第5章 不同工况运行及壳侧沸腾研究
5.1 概述
5.2 不同工况运行
5.3 换热器内冷却剂沸腾研究
5.3.1 不同时刻水蒸汽体积分数
5.3.2 不同位置处水蒸汽体积分数
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]AP1000非能动换热器数值模拟[J]. 薛若军,王明远,李朝君,祝贺. 哈尔滨工业大学学报. 2012(11)
[2]Boussinesq近似与封闭腔体内自然对流的数值模拟[J]. 宋姗姗,郭雪岩. 力学季刊. 2012(01)
[3]自然循环换热器壳侧传热及流动的数值模拟[J]. 薛若军,邓程程,李朝君,王明远. 原子能科学技术. 2012(02)
[4]Boussinesq方程的研究进展[J]. 王锦,周正萍. 水运工程. 2011(12)
[5]日本福岛核电站事故对人体健康影响及医学防护[J]. 蔡建明. 第二军医大学学报. 2011(04)
[6]非能动余热排出热交换器数值模拟[J]. 薛若军,邓程程,彭敏俊. 原子能科学技术. 2010(04)
[7]广义非能动系统概念研究[J]. 韩旭,郑明光,杨燕华. 核动力工程. 2009(03)
[8]AP1000与EPR专设安全系统的差异性比较和分析[J]. 郭景任,杨孟嘉. 中国核电. 2009(02)
[9]池沸腾传热的数学分析[J]. 肖波齐,王宗篪,蒋国平,陈玲霞,魏茂金,饶连周. 物理学报. 2009(04)
[10]几种湍流模型及其在FLUENT中的应用[J]. 任志安,郝点,谢红杰. 化工装备技术. 2009(02)
硕士论文
[1]翅片管换热器传热特性的数值模拟研究[D]. 罗亮.中南大学 2010
[2]管壳式换热器传热对比研究与数值模拟[D]. 罗再祥.华中科技大学 2008
[3]基于FLUENT的板式换热器三维数值模拟[D]. 崔立祺.浙江大学 2008
本文编号：3633834
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省211工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 第三代反应堆研究发展
1.3 自然循环换热器国内外研究现状
1.3.1 国内研究现状
1.3.2 国外研究现状
1.3.3 研究现状总结
1.4 本文研究的主要内容
第2章 自然循环换热器模型建立
2.1 概述
2.2 研究对象简介
2.2.1 非能动余热排出系统简介
2.2.2 自然循环换热器简介
2.3 物理模型
2.3.1 IRWST 模型建立
2.3.2 PRHR HX 物理模型
2.4 换热器数学模型
2.4.1 守恒方程
2.4.2 控制方程的离散
2.4.3 FLUENT 计算模型
2.4.4 自然循环密度变化模型
2.5 相变数学模型
2.5.1 气液两相流模型基本参数
2.5.2 池式沸腾传热模型
2.6 模型的简化及模拟计算假设
2.6.1 模型简化
2.6.2 模拟计算假设
2.7 本章小结
第3章 数值模拟方案
3.1 概述
3.2 FLUENT 软件简介
3.3 计算网格划分
3.4 模拟求解条件设置
3.4.1 基本求解条件
3.4.2 边界条件设置及 UDF 程序
3.5 薄壁模型验证分析
3.6 本章小结
第4章 换热器内自然循环数值模拟研究
4.1 概述
4.2 换热器不同时刻温度场分析
4.2.1 换热器整体温度场分析
4.2.2 弯管束不同时刻温度场分析
4.2.3 弯管截面不同时刻温度场分析
4.2.4 壳侧不同时刻温度场分析
4.3 换热器不同位置处温度场分析
4.3.1 不同位置处管束截面的温度分布
4.3.2 不同位置处换热器整体截面的温度分布
4.3.3 换热器出口温度误差分析
4.4 换热器内速度场分析
4.4.1 换热器整体在不同时刻的速度变化
4.4.2 换热器局部流场分析
4.4.3 换热器不同截面处速度矢量分析
4.5 本章小结
第5章 不同工况运行及壳侧沸腾研究
5.1 概述
5.2 不同工况运行
5.3 换热器内冷却剂沸腾研究
5.3.1 不同时刻水蒸汽体积分数
5.3.2 不同位置处水蒸汽体积分数
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]AP1000非能动换热器数值模拟[J]. 薛若军,王明远,李朝君,祝贺. 哈尔滨工业大学学报. 2012(11)
[2]Boussinesq近似与封闭腔体内自然对流的数值模拟[J]. 宋姗姗,郭雪岩. 力学季刊. 2012(01)
[3]自然循环换热器壳侧传热及流动的数值模拟[J]. 薛若军,邓程程,李朝君,王明远. 原子能科学技术. 2012(02)
[4]Boussinesq方程的研究进展[J]. 王锦,周正萍. 水运工程. 2011(12)
[5]日本福岛核电站事故对人体健康影响及医学防护[J]. 蔡建明. 第二军医大学学报. 2011(04)
[6]非能动余热排出热交换器数值模拟[J]. 薛若军,邓程程,彭敏俊. 原子能科学技术. 2010(04)
[7]广义非能动系统概念研究[J]. 韩旭,郑明光,杨燕华. 核动力工程. 2009(03)
[8]AP1000与EPR专设安全系统的差异性比较和分析[J]. 郭景任,杨孟嘉. 中国核电. 2009(02)
[9]池沸腾传热的数学分析[J]. 肖波齐,王宗篪,蒋国平,陈玲霞,魏茂金,饶连周. 物理学报. 2009(04)
[10]几种湍流模型及其在FLUENT中的应用[J]. 任志安,郝点,谢红杰. 化工装备技术. 2009(02)
硕士论文
[1]翅片管换热器传热特性的数值模拟研究[D]. 罗亮.中南大学 2010
[2]管壳式换热器传热对比研究与数值模拟[D]. 罗再祥.华中科技大学 2008
[3]基于FLUENT的板式换热器三维数值模拟[D]. 崔立祺.浙江大学 2008
本文编号：3633834
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