反应堆压力容器下腔室交混特性的数值模拟方法研究

反应堆冷却剂系统蒸汽管道发生破口事故后,硼溶液在反应堆压力容器下腔室的对流交混特性对于反应堆安全分析及事故后缓解与抑制策略制定均有重要作用。本文基于实验结果分析了反应堆压力容器下腔室的交混特性及浓度扩散过程,采用数值模拟方法结合实验数据比较了几种主要模型计算结果的准确性与可靠性。分析结果表明,压力容器下腔室的交混特性呈现出外围扩散特征,温度梯度法与组分输运模型具备描述浓度梯度扩散过程的能力,但在细节分布上仍存在进一步改善与优化的空间。

水平光管内超临界水在大比热容区内的传热与交混特性数值模拟研究

对超临界压力水在管径为32 mm 3 mm、长度为8 m的水平光管内的流动和传热特性进行数值模拟研究。探讨不同压力、流量、热负荷下管内换热系数的变化特征;重点分析超临界水的交混特性,对比分析流动通道内二次流动的特性及演变规律,进而对二次流动的变化规律给出合理的解释;利用无量纲的Gr/Re2和Gr/Re2.7对交混特性中自然对流与强制对流的相对大小进行定量描述,以解释超临界水在水平管内的流动与换热特征。

铅铋冷却绕丝燃料组件横流特性分析

准确预测绕丝棒束通道内的横向流动特性是开展铅铋冷却快堆热工水力安全分析的基础。本文采用数值模拟的方法分析了液态铅铋工质下单绕丝和多绕丝燃料组件内的横流特性。分析结果表明,单绕丝组件的中心子通道横流流速最大不超过主流流速的19%,且横流方向和二次流中心随着高度周期性变化;单绕丝组件中,当绕丝与子通道交界面重合或垂直时,中心子通道界面横向流量和横流交混指数趋于零或达到峰值;在单绕丝组件结构一定的情况下,横流交混指数在湍流区对Re不敏感,而与组件结构参数存在较大相关性;多绕丝组件中心子通道界面上的横流存在两个相反的流向。

模化流速对反应堆整体水力学特性影响的研究

本文采用理论分析和数值模拟方法对反应堆1/3缩比模型的整体水力学特性进行了研究,主要分析不同模化流速对反应堆的压降、入口流量分配及下腔室交混特性的影响,理论和模拟分析结果表明:当流速满足反应堆模型雷诺数大于临界雷诺数条件时,堆芯前的流动进入自模区,不同流速对整体水力学特性无明显的影响。本研究结果可为反应堆整体水力学实验模化流速的选择提供依据。

MRANS方案的反应堆压力容器CFD仿真

为提高反应堆压力容器(reactor pressure vessel, RPV)CFD(computational fluid dynamics)仿真的计算效率,将多湍流模型(multiple RANS model, MRANS)方案与RPV CFD仿真相结合,提出了一种新型的RPV CFD仿真方案,并通过优化传统棒束模拟MRANS方案的区域划分方法和数据传输方法使RPV MRANS CFD仿真方案的计算准确性得到保证。首先,对完整的压力容器模型进行CFD模拟,将整体计算结果与实验数据进行对比,验证所用CFD方法的有效性。其次,基于区域重叠的方案建立了下降段区域和下腔室区域的分段模型,并采用压力-流量双向数据传递方案,建立了多区CFD仿真计算方案。然后,分析不同的湍流模型在各区域的影响,选择合适的湍流模型。最后,以优化CFD仿真计算效率为目标,提出了两种MRANS方案。研究结果表明:基于区域重叠的双向数据传递方案相较于传统的单向数据传递方案,速度和压力计算结果与整体计算一致性更高;优化的MRANS方案相较于传统的单一湍流模型方案,计算效率提高了28.75%,从而验证了优化的MRANS具有高效率的特性。本研究成果为提高RPV CFD仿真效率提供了一种新思路和途径。