發(fā)布時(shí)間：2021-05-05 18:11

　　核能作為一種重要的能源，其重要性在能源危機(jī)愈演愈烈的當(dāng)代社會(huì)中愈發(fā)凸顯，目前核電作為核能利用的主要方式。聚變包層是實(shí)現(xiàn)受控核聚變的核心部件之一，由第一壁，氦氣連箱，增殖子模塊級(jí)其他相關(guān)附件組成，其中第一壁直接面對(duì)等離子體，是整個(gè)包層最為關(guān)鍵的部件。我國目前有兩種包層設(shè)計(jì)方案，分別是液態(tài)鋰鉛包層（DFLL）和氦冷固態(tài)包層（HCSB）。兩種方案都擁有相似的第一壁結(jié)構(gòu)，冷卻劑均為8MPa的氦氣。本文重點(diǎn)研究HCSB-DEMO包層第一壁的熱工水力學(xué)性能，其第一壁表面涂有3mm后的鈹層用做中子倍增劑。通過計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件Fluent的數(shù)值模擬與理論計(jì)算相結(jié)合的方式，對(duì)包層熱工水力學(xué)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，現(xiàn)有的HCSB-DEMO包層設(shè)計(jì)方案中，結(jié)構(gòu)材料的最高溫度發(fā)生在兩側(cè)的圓角外側(cè)，達(dá)到829.2K，已超過允許的最高溫度。通過減小最高溫度處相應(yīng)的流道截面積，可以增大流速繼而加大局部對(duì)流換熱系數(shù)，有效降低結(jié)構(gòu)材料的溫度，通過fluent分別模擬了幾種不同的流到寬度工況，結(jié)果證實(shí)了強(qiáng)化換熱效果，其中流到寬度為15.0mm的流道可以滿足結(jié)構(gòu)材料的溫度要求，同時(shí)壓力損失可以控制在合理的范圍內(nèi)。同時(shí)，... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 聚變堆簡(jiǎn)介
    1.3 聚變包層簡(jiǎn)介
        1.3.1 包層發(fā)展歷程
        1.3.2 包層的工作原理
        1.3.3 理論和實(shí)驗(yàn)研究
    1.4 本文研究?jī)?nèi)容
    1.5 本章小結(jié)
2 通道流動(dòng)傳熱特點(diǎn)及幾何物理模型
    2.1 引言
    2.2 數(shù)值模擬基礎(chǔ)
        2.2.1 計(jì)算方程
        2.2.2 方程離散化方法
        2.2.3 湍流的數(shù)值模擬方法
    2.3 計(jì)算流體力學(xué)軟件介紹
    2.4 模型建立及網(wǎng)格劃分
    2.5 本章小結(jié)
3 第一壁流動(dòng)換熱模擬計(jì)算
    3.1 邊界條件設(shè)置
    3.2 數(shù)值計(jì)算及結(jié)果分析
        3.2.1 溫度場(chǎng)
        3.2.2 壓力場(chǎng)
        3.2.3 速度場(chǎng)
    3.3 氦氣流量的影響
    3.4 計(jì)算精確度分析
        3.4.1 理論估算
        3.4.2 網(wǎng)格獨(dú)立性分析
        3.4.3 氦氣物性參數(shù)分析
    3.5 本章小結(jié)
4 第一壁強(qiáng)化換熱與流動(dòng)優(yōu)化模擬
    4.1 引言
    4.2 流動(dòng)方案對(duì)比分析
    4.3 局部流道優(yōu)化
    4.4 壓降優(yōu)化分析
    4.5 邊界條件分析
    4.6 流道圓角分析
    4.7 材料物性對(duì)換熱影響
        4.7.1 鈹導(dǎo)熱系數(shù)的影響
        4.7.2 CLAM 鋼導(dǎo)熱系數(shù)的影響
    4.8 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 論文工作總結(jié)
    5.2 進(jìn)一步研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3170347