基于HYDRAGON程序对安全壳壁面水蒸气冷凝现象的数值模拟

为模拟核电厂严重事故下安全壳内水蒸气的壁面冷凝现象,在安全壳氢气分析专用计算流体力学(CFD)程序HYDRAGON中加入壁面冷凝模型。该模型根据传质传热类比原理建立,为Navier-Stokes方程组提供相关的边界条件、质量源项和能量源项。为验证程序和模型的有效性,从公开发表的文献中选取TOSQAN实验作为测试算例,并与模拟结果进行比较。研究显示,该冷凝模型的计算结果与实验数据吻合较好。对计算结果的分析,也说明了壁面冷凝现象所产生的作用:一方面,壁面冷凝减少了体系中的水蒸气含量,抑制了安全壳内压力的升高,同时也使不可凝气体(如氢气)的比例上升;另一方面,因冷凝现象而引起的壁面附近对流换热也加强了体系内气体的流动,这将不利于在安全壳顶部形成稳定的氢气分层,从而降低氢气爆炸风险。