為解決鈉冷快堆非能動(dòng)停堆機(jī)構(gòu)動(dòng)導(dǎo)管和其內(nèi)外兩側(cè)的液態(tài)鈉構(gòu)成的共軛換熱問題,采用Trelis前處理軟件生成全域高質(zhì)量六面體網(wǎng)格,基于開源CFD軟件OpenFOAM中的chtMultiRegionSimpleFoam求解器,得到對(duì)動(dòng)導(dǎo)管數(shù)值分析的溫度分布結(jié)果。計(jì)算結(jié)果表明,動(dòng)導(dǎo)管內(nèi)壁面周向0.07 m范圍內(nèi)溫差為97℃,動(dòng)導(dǎo)管軸向0.17 m高度范圍內(nèi)的溫差為80℃。在這樣窄的范圍內(nèi)該溫差將會(huì)產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力,數(shù)值分析結(jié)果將為動(dòng)導(dǎo)管力學(xué)設(shè)計(jì)提供重要的輸入條件。 

【文章來源】：原子能科學(xué)技術(shù). 2020,54(04)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

不同疏密網(wǎng)格下的Inner(a)、Middle(b)和Outer(c)比焓殘差

由圖7可看出,動(dòng)導(dǎo)管外壁面的溫差小于內(nèi)壁面的溫差,因此選取動(dòng)導(dǎo)管溫度場(chǎng)梯度大的內(nèi)壁面,即Middle和Inner的交界面,高度選取4.38 cm,對(duì)不同疏密網(wǎng)格下圍繞該高度一周的溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,具體位置如圖8a所示。由于Middle外部受到相對(duì)高溫的Outer流體的加熱、內(nèi)部受到相對(duì)低溫的Inner流體的冷卻,特別是Inner中非能動(dòng)組件操作頭的3束分流對(duì)Middle的冷卻,形成如圖8b所示的波動(dòng)的溫度分布�？煽闯�,從疏網(wǎng)格mesh1到密網(wǎng)格mesh3,其溫度場(chǎng)分布差異趨于收斂,mesh3的固體域網(wǎng)格亦滿足網(wǎng)格無關(guān)性要求。由圖8可得到動(dòng)導(dǎo)管在周向0.07 m范圍內(nèi)溫差為97 ℃。圖8 不同網(wǎng)格下動(dòng)導(dǎo)管溫度場(chǎng)比較

圖1為通過Trelis建立的幾何模型,除簡(jiǎn)化少量用于加工目的的倒角以外,基本保持原設(shè)計(jì)尺寸和形狀不變。在圖1的基礎(chǔ)上,需進(jìn)一步確定并生成相應(yīng)的流體和固體計(jì)算域。動(dòng)導(dǎo)管作為中間固體域(定義為Middle),其內(nèi)側(cè)流體域(定義為Inner)是從非能動(dòng)組件操作頭進(jìn)入的液態(tài)鈉,外側(cè)流體域(定義為Outer)是其周圍1圈6個(gè)燃料組件操作頭所形成的流體域。外側(cè)流體域的選擇可滿足動(dòng)導(dǎo)管共軛換熱問題的研究和求解要求,同時(shí)可減少網(wǎng)格數(shù)、降低網(wǎng)格復(fù)雜度,提高求解效率。最終形成Inner-Middle-Outer 3部分構(gòu)成的計(jì)算域。Inner-Middle-Outer所構(gòu)成的整體計(jì)算域的規(guī)模為:直徑181.5 mm,高度580 mm。其中中間固體計(jì)算域Middle與圖1所示動(dòng)導(dǎo)管完全相同,對(duì)于流體計(jì)算域Inner和Outer,通過在對(duì)應(yīng)圓柱區(qū)域中去除圖1所示的固體部分得到,具體可通過Trelis中Boolean操作的Substract方法實(shí)現(xiàn),生成的Inner和Outer計(jì)算域如圖2所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]池式鈉冷快堆非能動(dòng)停堆技術(shù)方案研究[J]. 胡文軍,任麗霞,李政昕,宋維.  核科學(xué)與工程. 2014(01)
[2]CEFR流量1區(qū)燃料組件管腳流量分配數(shù)值模擬[J]. 李淞,齊少璞,馬曉,馮預(yù)恒.  原子能科學(xué)技術(shù). 2014(02)
[3]CFD模擬方法的發(fā)展成就與展望[J]. 閻超,于劍,徐晶磊,范晶晶,高瑞澤,姜振華.  力學(xué)進(jìn)展. 2011(05)
[4]鈉冷快堆的失流事故分析[J]. 王平,朱繼洲.  核科學(xué)與工程. 1996(02)



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