跨臨界自然循環(huán)流動不穩(wěn)定性研究.pdf

1、在福島事故后，核電進(jìn)入了緩慢復(fù)蘇與發(fā)展的新階段。超臨界水冷堆作為第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)中唯一以輕水作為冷卻劑的反應(yīng)堆，與目前的輕水堆相比，超臨界水冷堆具有高效率、低堆芯流量、系統(tǒng)簡化等特色。作為超臨界水堆的基礎(chǔ)研究，跨臨界水自然循環(huán)的不穩(wěn)定特性研究具有重要價值，有利于提高反應(yīng)堆的固有安全性?？缗R界水自然循環(huán)的流動不穩(wěn)定性容易影響局部傳熱特性，對核反應(yīng)堆系統(tǒng)的固有安全特性產(chǎn)生重大影響。因此，對跨臨界自然循環(huán)流動不穩(wěn)定性的研究具有重要的工程意義

2、和學(xué)術(shù)價值。
　　在實(shí)驗(yàn)方面，進(jìn)行跨臨界自然循環(huán)實(shí)驗(yàn)臺架的設(shè)計(jì)，并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)備采購、安裝與調(diào)試，并開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)。研究系統(tǒng)參數(shù)對跨臨界自然循環(huán)流動不穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明，隨著加熱的進(jìn)行，跨臨界區(qū)域內(nèi)流體溫升趨于平緩，且溫度基本停留在擬臨界點(diǎn)溫度。跨臨界區(qū)域內(nèi)，發(fā)生流量漂移。同時流量振蕩也較為劇烈，且功率越大振蕩周期越小。隨著壓力的增加流量先增加后減小，同時壓力越高，流量振蕩周期越小。而壓差的變化，導(dǎo)致加熱段內(nèi)高、低密度區(qū)的相

3、互轉(zhuǎn)換，與流量變化呈反相。
　　在數(shù)值模擬和程序計(jì)算方面，基于ANSYS系統(tǒng)軟件和Fortran語言進(jìn)行編制程序，研究功率、壓力、入口溫度等參數(shù)對流動不穩(wěn)定性影響，并比較分析圓形通道和矩形通道在跨臨界區(qū)域流動換熱特點(diǎn)。結(jié)果表明，隨著加熱段熱流密度的增加，跨臨界區(qū)域內(nèi)流體溫升趨于平緩，且溫度基本停留在擬臨界點(diǎn)溫度?？缗R界區(qū)域是自然循環(huán)回路系統(tǒng)流量的轉(zhuǎn)變區(qū)域，跨臨界區(qū)域之前流量隨系統(tǒng)參數(shù)的增加而增加，經(jīng)過跨臨界區(qū)域之后流量隨系統(tǒng)參數(shù)的

4、增加而減小。亞臨界區(qū)域內(nèi)圓形管道換熱優(yōu)于矩形管道;在跨臨界區(qū)域內(nèi)，矩形管道優(yōu)于圓形管道。
　　在跨臨界機(jī)理研究方面，跨臨界區(qū)域內(nèi)流體密度、粘度、膨脹系數(shù)等物性參數(shù)的變化，造成了超臨界水的流動不穩(wěn)定性。定壓比熱容的突降，是導(dǎo)致超臨界水傳熱惡化的主要原因。同時，質(zhì)量流速、管道形狀也是傳熱惡化的輔助因素。亞臨界由于氣泡的產(chǎn)生、生長和消失，導(dǎo)致流動不穩(wěn)定性。氣泡在加熱壁面的產(chǎn)生，也會造成傳熱惡化?？缗R界區(qū)域與亞臨界區(qū)域均會發(fā)生傳熱惡化現(xiàn)象