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(shì)和利益。核能安全在核能發(fā)展過(guò)程中一直是重中之重,因此對(duì)于反應(yīng)堆安全的分析也是重點(diǎn)關(guān)注的研究項(xiàng)目。反應(yīng)堆嚴(yán)重事故屬于超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故,堆芯的損壞是步入嚴(yán)重事故的重要節(jié)點(diǎn)。秉承著探究堆芯燃料棒在反應(yīng)堆嚴(yán)重事故中熔化過(guò)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(jì)算對(duì)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(chǎng)求解統(tǒng)一方程,有效避免了顯示界面跟蹤手段的缺點(diǎn),無(wú)需在計(jì)算中重新繪制網(wǎng)格。利用內(nèi)嵌于ANSYS FLUENT中的melting/solidification模型對(duì)環(huán)腔內(nèi)中心加熱條件下石蠟的熔化過(guò)程進(jìn)行了的詳細(xì)的數(shù)值模擬。計(jì)算時(shí)將圓柱計(jì)算域簡(jiǎn)化為中心對(duì)稱的二維計(jì)算域,網(wǎng)格采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。通過(guò)網(wǎng)格獨(dú)立性檢驗(yàn),確定采用15500數(shù)量網(wǎng)格。計(jì)算域的中心軸采用中心對(duì)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(diǎn),保證初始是全場(chǎng)為固體。在數(shù)值模擬過(guò)程中發(fā)現(xiàn)厚度為0.5cm的容器的熱阻對(duì)于熔化過(guò)程熱量傳遞影響很大,不容忽視；同時(shí),考慮加熱棒處的材料升溫過(guò)程,采用體熱流密... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：76 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究成果及現(xiàn)狀
        1.2.1 關(guān)于反應(yīng)堆熔化的實(shí)驗(yàn)
        1.2.2 關(guān)于反應(yīng)堆熔化的模擬
        1.2.3 相變蓄熱材料相變的研究
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容
第二章 熔化相變數(shù)值模型研究
    2.1 熔化相變模擬方法
        2.1.1 格子玻爾茲曼方法
        2.1.2 標(biāo)記網(wǎng)格法
        2.1.3 動(dòng)網(wǎng)格法
        2.1.4 擴(kuò)展有限元法
    2.2 本文采用方法
        2.2.1 焓-多孔介質(zhì)法模型
        2.2.2 焓-多孔介質(zhì)法求解
    2.3 焓-多孔介質(zhì)法的可靠性驗(yàn)證
        2.3.1 實(shí)驗(yàn)介紹
        2.3.2 結(jié)果對(duì)比
    2.4 本章小結(jié)
第三章 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    3.1 實(shí)驗(yàn)熔化相變材料
        3.1.1 石蠟DSC測(cè)試
        3.1.2 密度及其余物性
    3.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
    3.3 實(shí)驗(yàn)對(duì)象溫度測(cè)點(diǎn)布置
    3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        3.4.1 溫度的變化規(guī)律
        3.4.2 不同功率的影響
    3.5 本章小結(jié)
第四章 熔化過(guò)程數(shù)值模擬
    4.1 計(jì)算對(duì)象
        4.1.1 網(wǎng)格建立
        4.1.2 初始條件和邊界
        4.1.3 網(wǎng)格獨(dú)立性檢驗(yàn)
    4.2 數(shù)值模擬的敏感性討論
        4.2.1 壁面的影響
        4.2.2 熱流設(shè)置的影響
        4.2.3 模型中糊狀區(qū)C值的影響
        4.2.4 數(shù)值模擬方法總結(jié)及結(jié)果
    4.3 豎直圓柱內(nèi)熔化相變數(shù)值模擬
        4.3.1 功率的影響
        4.3.2 導(dǎo)熱系數(shù)的影響
        4.3.3 水浴溫度的影響
    4.4 考慮石蠟體積變化過(guò)程的模擬方法
        4.4.1 VOF模型介紹
        4.4.2 計(jì)算域及邊界
        4.4.3 結(jié)果對(duì)比
    4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 本文結(jié)論
    5.2 未來(lái)展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文取得的其他研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]石蠟相變復(fù)合材料的研究[J]. 姜傳飛,蔣小曙,李書進(jìn),陸雷.  化學(xué)工程與裝備. 2010(08)
[2]石蠟熔化蓄熱的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 謝望平,朱冬生,汪南,劇霏.  廣東化工. 2008(01)
[3]石蠟熱膨脹性能試驗(yàn)裝置的研究[J]. 陳兵芽,劉瑩,胡敏,李小兵,劉智勇.  制造技術(shù)與機(jī)床. 2008(01)
[4]SCDAP/RELAP5與MELCOR程序?qū)Χ研緭p傷過(guò)程預(yù)測(cè)的比較[J]. 付霄華.  核動(dòng)力工程. 2003(05)

博士論文
[1]管外與球體內(nèi)相變蓄熱問(wèn)題的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 李偉.天津大學(xué) 2010

碩士論文
[1]螺旋管式相變蓄熱過(guò)程的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究[D]. 李慧.天津大學(xué) 2012
[2]石蠟圓管外相變蓄熱與釋熱規(guī)律的研究[D]. 郭英利.天津大學(xué) 2008



本文編號(hào)：2948067