環(huán)腔內(nèi)石蠟熔化過程的數(shù)值模擬研究.pdf

1、核能作為重要的清潔能源，在霧霾嚴(yán)重的今天，具有巨大的優(yōu)勢和利益。核能安全在核能發(fā)展過程中一直是重中之重，因此對于反應(yīng)堆安全的分析也是重點關(guān)注的研究項目。反應(yīng)堆嚴(yán)重事故屬于超設(shè)計基準(zhǔn)事故，堆芯的損壞是步入嚴(yán)重事故的重要節(jié)點。秉承著探究堆芯燃料棒在反應(yīng)堆嚴(yán)重事故中熔化過程的目的，本文進(jìn)行了石蠟熔化的數(shù)值模擬研究。
　　本文中數(shù)值計算對象采用石蠟作為工質(zhì)，采用的方法是屬于固定網(wǎng)格的焓-多孔介質(zhì)法。該方法全場求解統(tǒng)一方程，有效避免了顯示界

2、面跟蹤手段的缺點，無需在計算中重新繪制網(wǎng)格。利用內(nèi)嵌于ANSYS FLUENT中的melting/solidification模型對環(huán)腔內(nèi)中心加熱條件下石蠟的熔化過程進(jìn)行了的詳細(xì)的數(shù)值模擬。計算時將圓柱計算域簡化為中心對稱的二維計算域，網(wǎng)格采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。通過網(wǎng)格獨立性檢驗，確定采用15500數(shù)量網(wǎng)格。計算域的中心軸采用中心對稱邊界，上部邊界為絕熱，外圍邊界與底部邊界為恒溫條件，初始溫度為50℃，低于石蠟的熔點，保證初始是全場為固體。在

3、數(shù)值模擬過程中發(fā)現(xiàn)厚度為0.5cm的容器的熱阻對于熔化過程熱量傳遞影響很大，不容忽視;同時，考慮加熱棒處的材料升溫過程，采用體熱流密度的設(shè)置較面熱流更加合理。
　　基于實驗參數(shù)，與不同功率的三組實驗進(jìn)行了驗證，符合較好。通過上述研究發(fā)現(xiàn)，逐步擴大計算域，可以使得數(shù)值模擬結(jié)果更加接近實驗值。熔化過程中的自然循環(huán)過程及熔化界面的變化都能被很好的預(yù)測。對于模型中唯一可變的參數(shù)糊狀區(qū)常數(shù)，其大小對于熔化進(jìn)程模擬有顯著影響，通過與實驗值對比