核電站嚴(yán)重事故發(fā)生后,反應(yīng)堆壓力容器（RPV）固壁在熔池作用下會發(fā)生燒蝕、減薄。開展RPV下封頭耦合燒蝕傳熱分析對堆坑注水有效性論證和RPV剩余壁厚確認(rèn)有重要的理論指導(dǎo)意義。本文以CPR1000反應(yīng)堆壓力容器為研究對象,在FLUENT 17.2平臺下,基于動態(tài)網(wǎng)格方法和UDF二次開發(fā),構(gòu)建了綜合考慮RPV固壁瞬態(tài)燒蝕與導(dǎo)熱、RPV內(nèi)壁熱流密度再分布及RPV外壁過冷沸騰的全耦合計算模型,獲取了9 000 s內(nèi)的堆坑兩相流場分布和RPV固壁燒蝕溫度場,分析確定了最小剩余壁厚和發(fā)生位置。結(jié)果表明:使用動態(tài)網(wǎng)格捕捉壁面燒蝕的方法可行,本文全耦合計算模型在分析RPV固壁瞬態(tài)燒蝕過程方面有一定優(yōu)勢。 

【文章來源】：原子能科學(xué)技術(shù). 2020,54(10)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

幾何模型

數(shù)值計算網(wǎng)格劃分如圖2所示。由于計算模型為2D Axisymmetric,網(wǎng)格密度受到的限制較小。本文選取較小的網(wǎng)格單元尺寸,優(yōu)先確保網(wǎng)格質(zhì)量和網(wǎng)格精細(xì)化程度。為兼顧初始條件下和燒蝕后重生成網(wǎng)格的質(zhì)量,數(shù)值計算采用全非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分方法,且固體域網(wǎng)格與流體域網(wǎng)格采用相同的劃分方案和網(wǎng)格尺寸。如圖2所示,網(wǎng)格單元尺寸最大不超過0.008 m,網(wǎng)格總數(shù)約為7.6萬,網(wǎng)格質(zhì)量大于0.75。網(wǎng)格最小單元已基本滿足標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)下近壁面y+>30的要求,因而未再進(jìn)行邊界層網(wǎng)格加密處理。通過改變總體的最大網(wǎng)格單元尺寸,網(wǎng)格無關(guān)性驗證共生成3種不同數(shù)量的網(wǎng)格。其中,總數(shù)為7.6萬的網(wǎng)格為后續(xù)計算分析使用的網(wǎng)格。圖3示出不同網(wǎng)格下,5 000 s內(nèi)RPV外壁平均溫度 Τ ˉ 和出口空泡份額的變化。根據(jù)計算流體域內(nèi)的流動傳熱狀態(tài),可劃分為發(fā)展和穩(wěn)定兩個階段。由圖3可看出:發(fā)展階段氣液兩相分布尚未穩(wěn)定,不同網(wǎng)格下的計算結(jié)果略有差異;隨著兩相流態(tài)逐漸穩(wěn)定,不同網(wǎng)格計算的外壁平均溫度和出口空泡份額差異均很小。由于RPV剩余壁厚的求解主要取決于穩(wěn)定后保溫層流道內(nèi)的流動傳熱狀態(tài),本文認(rèn)為7.6萬的網(wǎng)格數(shù)量可基本滿足計算求解準(zhǔn)確性的要求。

通過改變總體的最大網(wǎng)格單元尺寸,網(wǎng)格無關(guān)性驗證共生成3種不同數(shù)量的網(wǎng)格。其中,總數(shù)為7.6萬的網(wǎng)格為后續(xù)計算分析使用的網(wǎng)格。圖3示出不同網(wǎng)格下,5 000 s內(nèi)RPV外壁平均溫度 Τ ˉ 和出口空泡份額的變化。根據(jù)計算流體域內(nèi)的流動傳熱狀態(tài),可劃分為發(fā)展和穩(wěn)定兩個階段。由圖3可看出:發(fā)展階段氣液兩相分布尚未穩(wěn)定,不同網(wǎng)格下的計算結(jié)果略有差異;隨著兩相流態(tài)逐漸穩(wěn)定,不同網(wǎng)格計算的外壁平均溫度和出口空泡份額差異均很小。由于RPV剩余壁厚的求解主要取決于穩(wěn)定后保溫層流道內(nèi)的流動傳熱狀態(tài),本文認(rèn)為7.6萬的網(wǎng)格數(shù)量可基本滿足計算求解準(zhǔn)確性的要求。2 壓力容器壁面耦合燒蝕傳熱計算模型

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3364571