壓力容器外部冷卻系統(tǒng)內(nèi)局部溫度場及兩相分布特性研究.pdf

1、壓力容器外部冷卻(ERVC)作為一項先進壓水堆嚴重事故緩解措施,以其結(jié)構(gòu)簡單、良好的經(jīng)濟性和非能動安全等優(yōu)點得到了廣泛的研究和應(yīng)用。ERVC流道內(nèi)的兩相局部分布和冷卻水池的熱分層現(xiàn)象通過影響自然循環(huán)流動會間接影響到外部冷卻能力;而現(xiàn)有的針對ERVC兩相局部分布和熱分層現(xiàn)象等方面的基礎(chǔ)研究實驗和數(shù)值研究非常罕見,尚無研究者能夠確定這兩個現(xiàn)象對外部冷卻能力的影響程度。本文主要針對先進壓水堆外部冷卻流道內(nèi)局部空泡份額和冷卻水池內(nèi)的局部溫度場分

2、布進行實驗測量,分析和總結(jié)局部空泡份額及熱分層的分布特征和發(fā)展規(guī)律,為ERVC流動傳熱現(xiàn)象和機理研究提供詳細的實驗數(shù)據(jù);同時采用F LUENT程序?qū)ο路忸^外部流道內(nèi)的兩相流分布及水箱熱分層現(xiàn)象進行模擬計算,對相關(guān)模型的適用性進行評價,為程序計算模型的優(yōu)化提供改進建議。
　　在ERVC流道內(nèi)的兩相局部分布研究中,采用自制的電導探針測量了不同液相/氣相流量下ERVC上升通道內(nèi)局部空泡份額的分布;實驗發(fā)現(xiàn),流道截面局部空泡份額分布特征主

3、要受測點位置和流動條件影響;采用統(tǒng)計學中的峰度系數(shù)和偏度系數(shù)對局部空泡率的分布進行定量分析:下封頭底部的局部空泡份額分布為壁面峰值分布,而中上部則逐漸發(fā)展為近壁面峰值分布,上升段則基本發(fā)展成為中心分布。對實驗段內(nèi)的兩相流動開展F LUENT程序模擬計算時,針對實驗段中心剖面進行2維建模,并分別采用歐拉和混合模型對實驗工況進行了計算;對比表明,歐拉和混合兩相流模型的計算結(jié)果均與實驗數(shù)據(jù)存在較大差異;通過修改升力系數(shù),雖然歐拉模型的計算結(jié)果

4、顯示了與實驗相似的分布規(guī)律,但仍需要進行模型修改才能提高計算的準確性。
　　而在冷卻水池熱分層現(xiàn)象研究過程中,通過實驗研究和分析總結(jié)了溫度場分層空間分布特征、隨時間發(fā)展規(guī)律以及循環(huán)流量等因素對溫度場分布的影響。實驗表明溫度分層現(xiàn)象主要體現(xiàn)在水箱高度方向上,據(jù)此提出了描述水箱溫度場分布的一維無量綱模型;隨著時間的發(fā)展,水箱內(nèi)的溫度場分層具有周期性現(xiàn)象;循環(huán)流量對熱分層的發(fā)展和分布具有重要影響。采用F LUENT程序?qū)岱謱訉嶒灩r進