導(dǎo)葉式氣液分離器運(yùn)行及優(yōu)化數(shù)值分析.pdf

1、熔鹽堆在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生中子毒物氙和氪，隨燃料鹽在反應(yīng)堆中循環(huán)，對(duì)反應(yīng)堆的反應(yīng)性穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響。所以，為保證反應(yīng)堆的安全運(yùn)行和中子利用率，熔鹽堆在運(yùn)行過程中必須能夠?qū)ζ洚a(chǎn)生的裂變氣體進(jìn)行不間斷去除。研究表明，美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室ORNL提出的分離器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、除氣率高。但由于設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)和關(guān)鍵參數(shù)都沒有公開發(fā)表，因此，本文的研究目的是通過實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬的方法，給出分離器內(nèi)部的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)與壓力分布和氣泡運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以明晰分離器中氣柱的形

2、成原理，為我國(guó)熔鹽堆研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)參考。
　　本文首先建立導(dǎo)葉式分離器的三維流體域幾何模型，然后通過CFD軟件Fluent和CFX對(duì)分離器內(nèi)的兩相分離過程進(jìn)行模擬，通過網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證確定最佳的計(jì)算網(wǎng)格數(shù)量，通過與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比，確定最佳的湍流模型和多相流模型。在確定計(jì)算方法后，通過模擬氣柱的形成過程，計(jì)算渦流場(chǎng)的分布和氣泡的受力情況，并據(jù)此得出氣相的運(yùn)動(dòng)軌跡和氣泡的聚合情況，從機(jī)理上對(duì)分離器實(shí)現(xiàn)除氣的工作原理給出

3、合理的解釋。在此基礎(chǔ)上，模擬不同流量、不同空泡份額、不同出口壓力、不同氣泡尺寸和不同除氣區(qū)長(zhǎng)度等工況下分離器內(nèi)兩相的流動(dòng)情況，找到影響除氣率的主要因素，并據(jù)此對(duì)分離器導(dǎo)渦葉輪的葉片數(shù)量、葉片長(zhǎng)度、葉片出口角度、葉片后緣線線型和輪轂外形等關(guān)鍵幾何參數(shù)作優(yōu)化對(duì)比分析，確定最佳的分離器導(dǎo)渦葉輪結(jié)構(gòu)和尺寸。最后對(duì)比分離器對(duì)不同粘度和密度的氣液工質(zhì)的分離效果，得出連續(xù)相物性參數(shù)對(duì)除氣率的影響，并以熔鹽堆中液態(tài)熔鹽及裂變氣體的實(shí)際參數(shù)計(jì)算，驗(yàn)證此導(dǎo)