基于兩流體模型的蒸汽發(fā)生器熱工水力數(shù)值研究.pdf

1、蒸汽發(fā)生器是壓水堆核電廠一、二回路換熱的樞紐設(shè)備,改進(jìn)蒸汽發(fā)生器熱工水力技術(shù)是完善核電廠技術(shù)的重要環(huán)節(jié)。大多學(xué)者采用多孔介質(zhì)模型研究蒸汽發(fā)生器熱工學(xué)、水動(dòng)力性能,利用內(nèi)熱源與熱邊界條件代替?zhèn)鳠峁?忽視了管間湍流轉(zhuǎn)換及管體熱流傳遞作用,不能揭示實(shí)際蒸汽發(fā)生器一、二次側(cè)耦合流動(dòng)與傳熱過程。本文基于CFD方法對(duì)全尺寸蒸汽發(fā)生器熱工水力進(jìn)行了數(shù)值研究。
　　根據(jù)大亞灣核電站蒸汽發(fā)生器的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行參數(shù),在相似原理指導(dǎo)下,建立了蒸汽發(fā)生器單元

2、管三維計(jì)算模型,采用兩流體模型計(jì)算了一、二次側(cè)耦合流動(dòng)與傳熱過程,熱相變模型描述汽液兩相流動(dòng)沸騰,MUSIG模型預(yù)測(cè)汽泡遷徙規(guī)律,并開展蒸汽發(fā)生器熱工水力穩(wěn)態(tài)特性的CFD研究,通過此數(shù)值模擬揭示了不同操作條件及結(jié)構(gòu)參數(shù)下含汽率、表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)、傳熱管內(nèi)外壁溫、一二次側(cè)壓力等關(guān)鍵參數(shù)分布規(guī)律,得出了與流致振動(dòng)密切相關(guān)的流體橫掠U型彎管的流動(dòng)能量(Cross-flowenergy)。同時(shí),通過對(duì)耦合四葉梅花形支撐板的單元管模型的數(shù)值計(jì)算,揭示

3、支撐板對(duì)蒸汽發(fā)生器熱工水力的影響規(guī)律。
　　計(jì)算結(jié)果表明:蒸汽發(fā)生器冷、熱端呈不均勻沸騰規(guī)律;汽液滑速比在預(yù)熱區(qū)快速增大而在沸騰區(qū)緩慢減小;二次側(cè)平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與Rohsenow公式的計(jì)算結(jié)果基本吻合;基于流體能量在彎管區(qū)域分布規(guī)律,預(yù)測(cè)最嚴(yán)重的流致振動(dòng)破壞發(fā)生在冷端θ=60°和熱端θ=115°位置;支撐板改變水力結(jié)構(gòu),在支撐板上部產(chǎn)生回流現(xiàn)象,增添了支撐板區(qū)域雜質(zhì)沉積及應(yīng)力腐蝕的可能;支撐板附近的傳熱管外壁溫度呈周期性變化規(guī)律