基于CFD的四环路压水堆偏环运行数值模拟
发布时间：2022-10-09 20:17
偏环运行工况是指多环路压水堆中非对称进口条件下的非对称运行工况,也即多环路压水堆存在某一个或多个环路冷却剂泵停止运行的运行工况。目前,一维系统热工水力分析程序和试验研究还存在很大的局限性,无法对不同偏环运行工况下反应堆内发生的三维复杂热工水力现象作定量描述。因此本文基于三维CFD数值模拟软件FLUENT,运用多孔介质模型对堆芯进行简化,并通过用户自定义函数编写动态边界条件来实现压水堆偏环运行的动态数值模拟,初步建立了一个计算准确、工程实用的四环路压水堆偏环运行数值模拟方法。首先介绍了反应堆压力容器内流动数值模拟中采用的计算模型,控制方程和数值计算方法,对多孔介质理论及动态边界条件通过用户自定义函数在FLUENT中的加载实现进行了详细介绍。其次,通过对堆芯区域单独进行数值模拟确立了多孔介质参数及堆芯释热的模拟方案。然后对压力容器整体流域模型进行数值模拟,分析冷却剂流过堆芯的压降并与已有运行数据进行对比,证明了当前CFD方法的各项计算条件设置准确合理,数值模拟方法可靠。对各种偏环运行工况的稳态数值模拟结果表明:满环运行工况下,对应环路的各项参数具有很强的对称性;而三环路和二环路偏环运行工况...
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.1.1 课题研究背景
1.1.2 研究目的及意义
1.2 国内外研究现状及分析
1.2.1 CFD在压水堆安全分析中的研究现状
1.2.2 压水堆偏环运行数值模拟研究现状
1.2.3 多孔介质模型在数值模拟中的应用现状
1.3 VVER1000型压水堆简介
1.4 本文的主要研究内容
第2章 数值模拟理论基础
2.1 引言
2.2 控制方程及其数值解法
2.2.1 控制方程
2.2.2 控制方程的离散及数值解法
2.3 湍流模型
2.4 多孔介质理论
2.4.1 多孔介质的定义
2.4.2 多孔介质内流动的控制方程
2.4.3 多孔介质的参数描述
2.5 本章小结
第3章 偏环运行工况稳态数值模拟研究
3.1 引言
3.2 三维模型及网格划分
3.2.1 计算模型简化
3.2.2 整体流域网格划分
3.3 堆芯区域数值模拟方案研究
3.3.1 湍流模型的确定
3.3.2 多孔介质简化堆芯区域简介
3.3.3 多孔介质参数的选取研究
3.3.4 堆芯释热方式研究
3.4 偏环运行数值模拟方法验证
3.4.1 计算条件设置
3.4.2 反应堆压力容器内各段压降对比验证
3.5 满环运行工况稳态数值模拟分析
3.5.1 压力容器内压力场分布
3.5.2 压力容器内速度场分布
3.5.3 压力容器内温度场分布
3.5.4 堆芯进口流量分配
3.6 三个环路偏环运行工况稳态数值模拟分析
3.6.1 压力容器内压力场分布
3.6.2 压力容器内速度场分布
3.6.3 压力容器内温度场分布
3.6.4 堆芯进口流量分配
3.7 两个环路偏环运行工况稳态数值模拟分析
3.7.1 压力容器内压力场分布
3.7.2 压力容器内速度场分布
3.7.3 压力容器内温度场分布
3.7.4 堆芯进口流量分配
3.8 本章小结
第4章 偏环运行工况的动态特性分析
4.1 引言
4.2 满环运行向三个环路偏环运行转变工况的动态特性分析
4.2.1 边界条件的设置
4.2.2 反应堆堆芯压降动态特性
4.2.3 反应堆各环路流量动态特性
4.2.4 反应堆堆芯入口流量动态分布
4.2.5 支撑柱的受力分析
4.3 三个环路偏环运行向满环运行转变工况的动态特性分析
4.3.1 边界条件的设置
4.3.2 反应堆堆芯压降动态特性
4.3.3 反应堆各环路流量动态特性
4.3.4 反应堆堆芯入口流量动态分布
4.3.5 支撑柱的受力分析
4.4 三个环路偏环运行向相邻两个环路偏环运行工况转变的动态特性分析
4.4.1 边界条件的设置
4.4.2 反应堆堆芯压降动态特性
4.4.3 反应堆各环路流量动态特性
4.4.4 反应堆堆芯入口流量动态分布
4.4.5 支撑柱的受力分析
4.5 相邻两个环路偏环运行向三个环路偏环运行转变工况的动态特性分析
4.5.1 边界条件的设置
4.5.2 反应堆堆芯压降动态特性
4.5.3 反应堆各环路流量动态特性
4.5.4 反应堆堆芯入口流量动态分布
4.5.5 支撑柱的受力分析
4.6 三个环路偏环运行向相对两个环路偏环运行转变工况的动态特性分析
4.6.1 边界条件的设置
4.6.2 反应堆堆芯压降动态特性
4.6.3 反应堆各环路流量动态特性
4.6.4 反应堆堆芯入口流量动态分布
4.6.5 支撑柱的受力分析
4.7 相对两个环路偏环运行向三个环路偏环运行转变工况的动态特性分析
4.7.1 边界条件的设置
4.7.2 反应堆堆芯压降动态特性
4.7.3 反应堆各环路流量动态特性
4.7.4 反应堆堆芯入口流量动态分布
4.7.5 支撑柱的受力分析
4.8 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
本文编号：3689293
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.1.1 课题研究背景
1.1.2 研究目的及意义
1.2 国内外研究现状及分析
1.2.1 CFD在压水堆安全分析中的研究现状
1.2.2 压水堆偏环运行数值模拟研究现状
1.2.3 多孔介质模型在数值模拟中的应用现状
1.3 VVER1000型压水堆简介
1.4 本文的主要研究内容
第2章 数值模拟理论基础
2.1 引言
2.2 控制方程及其数值解法
2.2.1 控制方程
2.2.2 控制方程的离散及数值解法
2.3 湍流模型
2.4 多孔介质理论
2.4.1 多孔介质的定义
2.4.2 多孔介质内流动的控制方程
2.4.3 多孔介质的参数描述
2.5 本章小结
第3章 偏环运行工况稳态数值模拟研究
3.1 引言
3.2 三维模型及网格划分
3.2.1 计算模型简化
3.2.2 整体流域网格划分
3.3 堆芯区域数值模拟方案研究
3.3.1 湍流模型的确定
3.3.2 多孔介质简化堆芯区域简介
3.3.3 多孔介质参数的选取研究
3.3.4 堆芯释热方式研究
3.4 偏环运行数值模拟方法验证
3.4.1 计算条件设置
3.4.2 反应堆压力容器内各段压降对比验证
3.5 满环运行工况稳态数值模拟分析
3.5.1 压力容器内压力场分布
3.5.2 压力容器内速度场分布
3.5.3 压力容器内温度场分布
3.5.4 堆芯进口流量分配
3.6 三个环路偏环运行工况稳态数值模拟分析
3.6.1 压力容器内压力场分布
3.6.2 压力容器内速度场分布
3.6.3 压力容器内温度场分布
3.6.4 堆芯进口流量分配
3.7 两个环路偏环运行工况稳态数值模拟分析
3.7.1 压力容器内压力场分布
3.7.2 压力容器内速度场分布
3.7.3 压力容器内温度场分布
3.7.4 堆芯进口流量分配
3.8 本章小结
第4章 偏环运行工况的动态特性分析
4.1 引言
4.2 满环运行向三个环路偏环运行转变工况的动态特性分析
4.2.1 边界条件的设置
4.2.2 反应堆堆芯压降动态特性
4.2.3 反应堆各环路流量动态特性
4.2.4 反应堆堆芯入口流量动态分布
4.2.5 支撑柱的受力分析
4.3 三个环路偏环运行向满环运行转变工况的动态特性分析
4.3.1 边界条件的设置
4.3.2 反应堆堆芯压降动态特性
4.3.3 反应堆各环路流量动态特性
4.3.4 反应堆堆芯入口流量动态分布
4.3.5 支撑柱的受力分析
4.4 三个环路偏环运行向相邻两个环路偏环运行工况转变的动态特性分析
4.4.1 边界条件的设置
4.4.2 反应堆堆芯压降动态特性
4.4.3 反应堆各环路流量动态特性
4.4.4 反应堆堆芯入口流量动态分布
4.4.5 支撑柱的受力分析
4.5 相邻两个环路偏环运行向三个环路偏环运行转变工况的动态特性分析
4.5.1 边界条件的设置
4.5.2 反应堆堆芯压降动态特性
4.5.3 反应堆各环路流量动态特性
4.5.4 反应堆堆芯入口流量动态分布
4.5.5 支撑柱的受力分析
4.6 三个环路偏环运行向相对两个环路偏环运行转变工况的动态特性分析
4.6.1 边界条件的设置
4.6.2 反应堆堆芯压降动态特性
4.6.3 反应堆各环路流量动态特性
4.6.4 反应堆堆芯入口流量动态分布
4.6.5 支撑柱的受力分析
4.7 相对两个环路偏环运行向三个环路偏环运行转变工况的动态特性分析
4.7.1 边界条件的设置
4.7.2 反应堆堆芯压降动态特性
4.7.3 反应堆各环路流量动态特性
4.7.4 反应堆堆芯入口流量动态分布
4.7.5 支撑柱的受力分析
4.8 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
本文编号：3689293
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