隨著我國核電的快速發(fā)展,核廢料的處理將成為我國核電事業(yè)面臨的一項艱巨的任務(wù)。參考國際上在這方面的研究,加速器驅(qū)動的次臨界反應(yīng)系統(tǒng)（ADS）在處理核廢料方面具有很好的前景。而作為堆內(nèi)靶件和冷卻劑的鉛鉍流體的研究也開始成為熱點。鉛鉍的流動換熱的研究也成為關(guān)鍵問題之一,但尚缺乏其自然循環(huán)流動穩(wěn)定性的研究。因此,本課題主要研究點之一便是對其流動穩(wěn)定性進行研究。另一個研究點是將鉛鉍的穩(wěn)定性研究、水的不穩(wěn)定實驗研究和鈉的不穩(wěn)定理論研究進行對比研究。本課題利用FLUENT軟件對鉛鉍回路進行了建模與分析。首先對CFD建模以及計算設(shè)置等方面進行了詳細地說明。利用FLUENT軟件對鉛鉍加熱段的速度場和溫度場進行了研究,同時與Karsten Litfin等人的實驗結(jié)果進行了對比,驗證所選湍流模型的適用性,為自然循環(huán)模擬奠定了基礎(chǔ)。建立了2維的鉛鉍自然循環(huán)的模型,完成模型網(wǎng)格的劃分和所有計算前處理設(shè)置。假定了2m模型與4m兩種不同高度差的模型,并對2m模型和4m模型進行了4個加功率工況的計算。對比了兩種模型高度差在流量、振蕩時間、周期和振幅上的影響。結(jié)果表明：冷熱段中心高度差越大,其循環(huán)流量也越大,引入擾動后... 

【文章來源】：華北電力大學(xué)河北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
符號表
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
        1.2.1 鉛鉍流體的研究動態(tài)
        1.2.2 金屬鈉和其他液態(tài)金屬的研究動態(tài)
        1.2.3 水不穩(wěn)定性的研究動態(tài)
        1.2.4 本團隊相關(guān)的研究
    1.3 研究存在不足及問題的提出
    1.4 研究內(nèi)容及方法
        1.4.1 研究內(nèi)容
        1.4.2 研究方法
第2章 CFD軟件及計算模型
    2.1 引言
    2.2 數(shù)值計算與FLUENT軟件
        2.2.1 數(shù)值計算
        2.2.2 CFD軟件
        2.2.3 FLUENT軟件
    2.3 流體力學(xué)控制方程與湍流計算模型
        2.3.1 質(zhì)量守恒方程
        2.3.2 動量守恒方程
        2.3.3 能量守恒方程
        2.3.4 湍流計算模型
    2.4 不同高度差幾何模型的建立
        2.4.1 幾何建模
        2.4.2 回路參數(shù)
        2.4.3 網(wǎng)格劃分
    2.5 計算條件與流程
        2.5.1 物性建立與設(shè)置
        2.5.2 邊界條件的設(shè)定
        2.5.3 初始條件的設(shè)置
        2.5.4 數(shù)值算法的選擇
        2.5.5 模擬與計算流程
    2.6 網(wǎng)格敏感性分析
    2.7 本章小結(jié)
第3章 鉛鉍流動換熱數(shù)值計算結(jié)果
    3.1 引言
    3.2 加熱段計算結(jié)果
        3.2.1 徑向速度分布
        3.2.2 徑向溫度分布
        3.2.3 模擬結(jié)果驗證
    3.3 鉛鉍回路模型計算結(jié)果
        3.3.1 高度差對質(zhì)量流量的影響
        3.3.2 加熱段出口速度分布
        3.3.3 加熱段出口溫度分布
        3.3.4 高度差對加熱段傳熱系數(shù)影響
    3.4 加功率對流動傳熱的影響
        3.4.1 加功率輸入曲線
        3.4.2 加功率對流量影響
        3.4.3 加功率對加熱段出口溫度影響
        3.4.4 加功率對冷卻段出口溫度影響
        3.4.5 加功率對換熱系數(shù)影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 不同介質(zhì)的流動不穩(wěn)定特性
    4.1 引言
    4.2 水不穩(wěn)定性
        4.2.1 水的壓降-流量特性曲線
        4.2.2 水不穩(wěn)定性的實驗研究
    4.3 鈉不穩(wěn)定性
        4.3.1 鈉的壓降-流量特性曲線
        4.3.2 鈉不穩(wěn)定性實驗數(shù)據(jù)研究
    4.4 鉛鉍不穩(wěn)定性
        4.4.1 鉛鉍壓降-流量特性曲線
        4.4.2 鉛鉍不穩(wěn)定性計算研究
    4.5 不穩(wěn)定性比較
        4.5.1 發(fā)生條件比較
        4.5.2 發(fā)生過程比較
        4.5.3 發(fā)生類型比較
    4.6 不同介質(zhì)不穩(wěn)定性機理
    4.7 本章小結(jié)
第5章 鉛鉍熱工實驗臺架設(shè)計
    5.1 引言
    5.2 實驗工況范圍
    5.3 實驗系統(tǒng)
        5.3.1 實驗回路
        5.3.2 管道系統(tǒng)
        5.3.3 加熱系統(tǒng)
        5.3.4 冷卻系統(tǒng)
        5.3.5 測量系統(tǒng)
    5.4 實驗方案
    5.5 誤差分析
    5.6 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 工作展望
參考文獻
附錄1 用于鉛鉍流動換熱計算過程主要輸出輸出變量符號
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及專利
攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研工作
致謝
作者簡介


【參考文獻】：
期刊論文
[1]液態(tài)金屬鈉在圓管中湍流傳熱特性研究[J]. 王美,巫英偉,田文喜,蘇光輝,秋穗正.  原子能科學(xué)技術(shù). 2013(09)
[2]液態(tài)鉛鉍合金熱物性研究[J]. 蘇子威,周濤,劉夢影,鄒文重.  核技術(shù). 2013(09)
[3]鉛鉍合金冷卻反應(yīng)堆內(nèi)氣泡提升泵提升自然循環(huán)能力的理論研究[J]. 左娟莉,田文喜,秋穗正,蘇光輝.  原子能科學(xué)技術(shù). 2013(07)
[4]欠熱沸騰誘發(fā)自然循環(huán)不穩(wěn)定性的研究[J]. 彭天驥,邱金榮,郭赟,曾和義.  原子能科學(xué)技術(shù). 2013(03)
[5]窄矩形通道自然循環(huán)流動停滯與臨界熱流密度研究[J]. 盛程,周濤,張蕾,肖澤軍,黃彥平.  核科學(xué)與工程. 2013(01)
[6]窄環(huán)形通道ONB發(fā)生機理的熱流體理論分析[J]. 周濤,盛程,劉平,張蕾,洪德訓(xùn),黃彥平,肖澤軍.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2012(12)
[7]平行通道密度波不穩(wěn)定性研究[J]. 夏庚磊,郭赟,彭敏俊.  原子能科學(xué)技術(shù). 2012(09)
[8]液態(tài)金屬內(nèi)單個氣泡上升行為的MPS法數(shù)值模擬[J]. 左娟莉,田文喜,秋穗正,陳榮華,蘇光輝.  原子能科學(xué)技術(shù). 2011(12)
[9]矩形并聯(lián)多通道密度波不穩(wěn)定實驗[J]. 周源,閆曉,王艷林,盧冬華.  核動力工程. 2011(03)
[10]液態(tài)金屬鎵自然對流換熱數(shù)值模擬[J]. 門玉賓,馬軍軍,王書福,彭穩(wěn)根,劉元春,何玉榮.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2011(01)

碩士論文
[1]中國實驗快堆堆芯出口冷卻劑溫度波動的數(shù)值模擬[D]. 呂晶.華北電力大學(xué) 2012
[2]超臨界自然循環(huán)回路的CFD建模與分析[D]. 車樹偉.清華大學(xué) 2010
[3]鉛冷反應(yīng)堆系統(tǒng)安全分析程序的開發(fā)[D]. 李石磊.中國原子能科學(xué)研究院 2007



本文編號：3161356