ACP100集成式堆頂結(jié)構(gòu)冷卻風(fēng)管采用了與"華龍一號"（HPR1000）相近的流線型對稱式布置結(jié)構(gòu)。為了對該冷卻風(fēng)管進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,改善其通風(fēng)性能,提高設(shè)計效率,提出了一種基于Taguchi方法的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法。對ACP100冷卻風(fēng)管方案進(jìn)行物理建模,篩選出了影響冷卻風(fēng)管性能的獨(dú)立可控的結(jié)構(gòu)因素和合適水平。使用Taguchi方法進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計,利用L₉（3⁴）正交表制訂了9組試驗(yàn)方案。在Fluent 14.5中選擇Realizable k-ε方程,并參考實(shí)際工況設(shè)置邊界條件。對各試驗(yàn)風(fēng)管的方案進(jìn)行數(shù)值模擬,比較不同方案下的流場特性和壓降。在Minitab 17中采用Taguchi望小特性法計算信噪比,得到了各因素對風(fēng)管壓降的影響程度排秩和最優(yōu)的因素水平組合方案。在Fluent 14.5中使用相同的邊界條件和求解器設(shè)置對最優(yōu)因素水平組合方案進(jìn)行模擬驗(yàn)證。最終證實(shí)了該風(fēng)管結(jié)構(gòu)具備比其他方案更低的壓降、較好的流場分配能力和更小的重心偏心量,是替代ACP100集成式堆頂結(jié)構(gòu)冷卻風(fēng)管的優(yōu)良選擇。 

【文章來源】：中國核電. 2020,13(06)

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

ACP100集成式堆頂結(jié)構(gòu)示意圖

圖2所示的是ACP100集成式堆頂?shù)睦鋮s風(fēng)管模型圖。冷卻風(fēng)管外形結(jié)構(gòu)是以出風(fēng)管口中心線為軸對稱的殼體,分為底層、中層和頂層三層流道。4個進(jìn)風(fēng)口跨中均布在同一平面上。冷卻空氣從進(jìn)風(fēng)口沿豎直方向向上進(jìn)入風(fēng)管流道,并沿著風(fēng)管形狀流動。風(fēng)管中的三層流道逐漸合并,冷卻空氣最終在風(fēng)管頂部匯聚,從出風(fēng)口排出。為了便于后續(xù)CFD建模,將出風(fēng)管路合理延長,確保數(shù)值模擬過程中流場充分發(fā)展。冷卻空氣通過風(fēng)管后的壓降是衡量其性能的重要指標(biāo),在保證通風(fēng)量滿足CRDM線圈散熱要求的前提下,盡可能地減少冷卻風(fēng)阻,可以有效地提高堆頂?shù)慕?jīng)濟(jì)性能。

由于冷卻風(fēng)管隸屬于集成式堆頂冷卻系統(tǒng),結(jié)構(gòu)優(yōu)化應(yīng)在不影響相關(guān)外部接口的前提下進(jìn)行。故冷卻風(fēng)管外形尺寸、進(jìn)風(fēng)口尺寸與位置、出風(fēng)口尺寸與位置應(yīng)保持不變,不能作為Taguchi方法的可控因素。同時,選擇的因素應(yīng)相互獨(dú)立,具備非相關(guān)性。如圖3所示,建立空間坐標(biāo)軸,選取中層流道中心線角度坐標(biāo)α,中層流道寬度L,中層流道高度H,出風(fēng)口接管圓角半徑r作為可控因素,各因素及水平的選擇見表1。其中,case1冷卻風(fēng)管為ACP100集成式堆頂結(jié)構(gòu)中采用的風(fēng)管結(jié)構(gòu)。表1 冷卻風(fēng)管因素、水平選擇表Table 1 Selection of factors and levels for cooling vent 因素 符號 水平 1 2 3 中層流道中心線角度坐標(biāo) α 90° 75° 105° 中層流道寬度/mm L 780 600 900 中層流道高度/mm H 550 800 300 出風(fēng)口接管圓角半徑/mm r 0 200 400

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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