导叶式气液分离器运行及优化数值分析

发布时间：2023-10-07 20:17

　　熔盐堆在运行过程中会产生中子毒物氙和氪,随燃料盐在反应堆中循环,对反应堆的反应性稳定产生不利影响。所以,为保证反应堆的安全运行和中子利用率,熔盐堆在运行过程中必须能够对其产生的裂变气体进行不间断去除。研究表明,美国橡树岭国家实验室ORNL提出的分离器设计结构简单、除气率高。但由于设计的细节和关键参数都没有公开发表,因此,本文的研究目的是通过实验研究和数值模拟的方法,给出分离器内部的流场结构与压力分布和气泡运动规律,以明晰分离器中气柱的形成原理,为我国熔盐堆研究提供基础数据和设计参考。本文首先建立导叶式分离器的三维流体域几何模型,然后通过CFD软件Fluent和CFX对分离器内的两相分离过程进行模拟,通过网格无关性验证确定最佳的计算网格数量,通过与实验现象和实验数据的对比,确定最佳的湍流模型和多相流模型。在确定计算方法后,通过模拟气柱的形成过程,计算涡流场的分布和气泡的受力情况,并据此得出气相的运动轨迹和气泡的聚合情况,从机理上对分离器实现除气的工作原理给出合理的解释。在此基础上,模拟不同流量、不同空泡份额、不同出口压力、不同气泡尺寸和不同除气区长度等工况下分离器内两相的流动情况,找到影...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外各种形式分离器研究现状
    1.3 本文研究内容
第2章 前处理及模拟方法对比
    2.1 几何模型
    2.2 网格划分
        2.2.1 计算域块剖分
        2.2.2 网格生成
    2.3 网格无关性验证
        2.3.1 网格敏感性分析
        2.3.2 网格无关性验证
    2.4 湍流模型
    2.5 两相模型
        2.5.1 非均相流模型
        2.5.2 相间动量传递
    2.6 求解器
    2.7 离散格式
    2.8 边界条件
    2.9 壁面函数
    2.10 本章小结
第3章 分离器内流场分析
    3.1 实验验证
    3.2 单相流场分析
        3.2.1 轴向速度分布与轴流向反转面
        3.2.2 切向速度分布与平面涡流模型
    3.3 气柱形成过程
    3.4 两相流场分布
    3.5 气泡受力分析
    3.6 气泡聚合分析
    3.7 本章小结
第4章 除气率影响因素分析
    4.1 流量对分离效果的影响
    4.2 气泡直径对分离效果的影响
    4.3 入口含气率对分离效果的影响
    4.4 出口压力对分离效果的影响
    4.5 除气区长度对分离效果的影响
    4.6 本章小结
第5章 导涡叶轮结构优化
    5.1 实验研究
    5.2 数值模拟
        5.2.1 导涡叶片重覆盖角
        5.2.2 导涡叶轮出口角度
        5.2.3 导涡叶轮叶片长度和数量
        5.2.4 导涡叶轮叶片后缘线
        5.2.5 导涡叶轮轮毂外形
    5.3 本章小结
第6章 导叶式分离器对不同工质的分离特性
    6.1 工质物性对分离效果影响分析
    6.2 导叶式分离器在熔盐堆中的工作特性
    6.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及取得的科研成果
致谢



本文编号：3852432