采用計算流體力學(xué)（CFD）方法,開展過冷沸騰自然對流兩相模擬與應(yīng)用研究。對側(cè)壁加熱圓柱水箱過冷沸騰自然對流實驗采用兩相CFD瞬態(tài)模擬,模擬時間為1 500 s,通過模型設(shè)置與模擬方法研究,再現(xiàn)了過冷沸騰發(fā)生后實驗的溫度階躍,得到與實驗較一致的溫度分布、氣泡產(chǎn)生時間與產(chǎn)生位置,確保了數(shù)值計算的合理性與準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上,對以歐洲ESBWR（經(jīng)濟簡化沸水堆）非能動安全殼冷卻系統(tǒng)（PCCS）為原型的ISP-42實驗進行了兩相CFD模擬,獲得與實驗一致的溫度分布,確定采用兩相CFD數(shù)值模擬對非能動安全殼冷卻系統(tǒng)及非能動余熱排出系統(tǒng)進行應(yīng)用研究可行,為下一步計算傳熱系數(shù)、構(gòu)建自然對流傳熱模型建立了良好基礎(chǔ)。該項研究對工程應(yīng)用中探尋非能動安全殼冷卻系統(tǒng)及非能動余熱排出系統(tǒng)的兩相自然循環(huán)傳熱特性具有較大價值。 

【文章來源】：原子能科學(xué)技術(shù). 2020,54(01)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

不同網(wǎng)格方案近壁面液相速度計算結(jié)果

將本文STAR-CCM+軟件計算結(jié)果與文獻[14]中采用CFX軟件計算結(jié)果進行對比。圖4示出了CFX軟件和STAR-CCM+軟件典型位置計算溫度與實驗測量溫度隨時間的變化對比。從圖4可見,CFX對水箱上表面的計算更準(zhǔn)確,但對水箱下部的計算誤差較大,出現(xiàn)溫度第1次階躍后,CFX的預(yù)測值較實驗值偏低。STAR-CCM+對水箱上表面溫度計算過高的原因是在STAR-CCM+中沸騰模型與壁面滑移無法同時使用,因此計算的水箱上表面速度非常小,這使得溫度交混很弱,導(dǎo)致溫度被高估。而在實驗中,由于水箱上表面為自由表面,設(shè)置為可滑移邊界條件是更符合實際的。該問題可通過未來STAR-CCM+中在邊界構(gòu)造特殊的速度函數(shù)解決。兩種軟件均具有自然對流過冷沸騰兩相模擬能力,STAR-CCM+除水箱上表面溫度計算過高外,其余部分溫度模擬均比較準(zhǔn)確,因此可采用STAR-CCM+進行下一步研究。圖4 不同位置計算及測量溫度隨時間的變化

不同位置計算及測量溫度隨時間的變化


本文編號：3115406