第三代先進(jìn)壓水堆中非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)對(duì)于保護(hù)核電站安全具有關(guān)鍵作用,因此進(jìn)行安全殼外壁面與空氣隔板形成的環(huán)形通道內(nèi)的水膜流動(dòng)特性和水膜蒸發(fā)換熱現(xiàn)象的研究具有重要意義。本文在現(xiàn)有的矩形通道內(nèi)大平板上水膜流動(dòng)和蒸發(fā)換熱的試驗(yàn)臺(tái)架基礎(chǔ)上,該臺(tái)架具有尺寸大、運(yùn)行參數(shù)覆蓋范圍廣的特點(diǎn),通過(guò)試驗(yàn)研究了在冷態(tài)條件下不同入口水流量下水膜在大平板上的流動(dòng)分布規(guī)律以及熱態(tài)下不同入口水條件和入口風(fēng)條件下水膜蒸發(fā)換熱大小,積累了一定的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。基于試驗(yàn)工況,本文建立了采用Eulerian Wall Film模型的CFD模擬方案對(duì)大平板上(長(zhǎng)5m、寬1.2m)水膜流動(dòng)特征和水膜蒸發(fā)換熱現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)值研究。在水膜流動(dòng)特性模擬中,通過(guò)與試驗(yàn)臺(tái)架獲得水膜覆蓋寬度與平均膜厚數(shù)值的對(duì)比,本文建立的水膜流動(dòng)特性的數(shù)值模擬方案的模擬結(jié)果的誤差均小于15%,驗(yàn)證了本文所建立的采用EWF模型數(shù)值模擬方案的準(zhǔn)確性,此外還用該方案模擬了文獻(xiàn)中其他試驗(yàn)臺(tái)架上水膜流動(dòng)情況,并與采用VOF模型的模擬方案計(jì)算結(jié)果做了對(duì)比,本文所采用方案具有更高的計(jì)算精度。在熱態(tài)模擬中,在試驗(yàn)臺(tái)架獲得數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,與不同參數(shù)設(shè)置下的數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)比,確定了數(shù)值模擬方案中Eulerian Wall Film模型里關(guān)鍵參數(shù)——蒸發(fā)常數(shù)的正確設(shè)置,而蒸發(fā)率、換熱量和舍伍德數(shù)的試驗(yàn)值與數(shù)值模擬值對(duì)比,結(jié)果誤差小于20%,驗(yàn)證了本文建立的采用EWF模型的水膜蒸發(fā)換熱能力數(shù)值模擬方案的準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上,本文進(jìn)一步分析了以下因素對(duì)大平板上的水膜蒸發(fā)換熱總換熱量的影響規(guī)律:(1)入口水流量、入口風(fēng)溫和平板傾角對(duì)大平板上水膜蒸發(fā)換熱總換熱量影響很小,可以忽略;(2)入口風(fēng)速和入口水溫是影響大平板上水膜蒸發(fā)換熱總換熱量的重要因素;(3)入口風(fēng)速對(duì)總換熱量的影響存在轉(zhuǎn)折點(diǎn),轉(zhuǎn)折點(diǎn)前,總換熱量與入口風(fēng)速近似線性關(guān)系,入口風(fēng)速越大,大平板上水膜蒸發(fā)換熱總換熱量越大,而轉(zhuǎn)折點(diǎn)后,大平板上水膜蒸發(fā)換熱總換熱量下降。綜上,本文在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,建立并驗(yàn)證了采用Eulerian Wall Film模型模擬大平板上水膜流動(dòng)特征和水膜蒸發(fā)換熱現(xiàn)象的CFD模擬方案,該方案具有計(jì)算網(wǎng)格量小,適用性強(qiáng),計(jì)算精度高等優(yōu)點(diǎn),可以用于全尺寸的安全殼內(nèi)水膜流動(dòng)特征和換熱情況的分析,為非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化提供建議。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM623
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1. 熱態(tài)蒸發(fā)換熱研究
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容
第二章 數(shù)學(xué)模型及數(shù)值方案
    2.1 物理模型
    2.2 數(shù)學(xué)模型介紹
        2.2.1 湍流模型
        2.2.2 Eulerian Wall Film模型
        2.2.3 Eulerian兩相流模型
        2.2.4 Mixture Species Transport模型
    2.3 模擬方案
        2.3.1 冷態(tài)
        2.3.2 熱態(tài)
    2.4 本章小結(jié)
第三章 試驗(yàn)介紹
    3.1 試驗(yàn)臺(tái)架
    3.2 與數(shù)值模擬對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)工況詳情
        3.2.1 冷態(tài)試驗(yàn)工況
        3.2.2 熱態(tài)試驗(yàn)工況
    3.3 本章小結(jié)
第四章 數(shù)值方案驗(yàn)證
    4.1 冷態(tài)數(shù)值方案驗(yàn)證
    4.2 熱態(tài)試驗(yàn)方案驗(yàn)證
    4.3 應(yīng)用
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
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【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2880664