核能核电

发布时间:2017-08-31 17:17来源:admin 0 点击收藏


在核工业领域,CFD软件是一种非常重要的工具,在众多方面对核反应堆的安全分析有促进作用。根据对CFD在热工水力的应用进行评估和总结,可以发现大多数的热工水力问题都是多相流问题。

 

颗粒的湍流输运问题

 

输运管道中累积的黑色粉末对烃类输运非常有害,近期的工程研究致力于采用计算机技术来预测黑色粉末的段塞流现象并快速开发去除黑色粉末的技术。该现象的模拟是多相流计算中最有挑战性的问题之一,这是因为该现象非常复杂,它涉及到携带相的湍流、颗粒与湍流的相互作用、颗粒与壁面的相互作用、颗粒之间的相互作用、双相和四相耦合、颗粒团聚、沉积及再悬浮。针对这些问题,近年提出一种描述颗粒碰撞应力模型的新方法,考虑到气体管道中携带颗粒相的实际案例,流体相采用连续模型,颗粒相采用拉格朗日模型,考虑颗粒之间的相互作用,连续相湍流采用了超大涡模拟(V-LES)模型和大涡模拟(LES),模拟结果与实验相吻合,该方法能很好地模拟气体相携带颗粒相的现象。

 

蒸汽发生器内的流动与换热过程

 

当热水进入蒸汽发生器之后,吸热生成汽水混合物,向上进入分离器。采用CFD方法可对蒸汽发生器内的流动、换热以及相变过程进行模拟,分析发生器内温度和流量的变化,考察蒸汽发生器的功能,进行设备安全性分析。

 

泡核沸腾和膜态沸腾

 

自然循环蒸汽发生器相比,直流蒸汽发生器内产生过热蒸汽,可以有效提高汽轮机工作热效率,得到国内外研究者的广泛关注。直流蒸汽发生器二次侧工质经历从过冷到过热状态,必然出现汽液两相流动、壁面蒸干、壁温飞升等现象,使得直流蒸汽发生器的研究更加困难。蒸干的出现使传热能力大大降低,更有可能对换热设备造成安全威胁。因此,准确预测直流蒸汽发生器传热特性对换热设备的设计、运行以及安全工作至关重要。直流蒸汽发生器流动传热数值计算结果可对直流蒸汽发生器设计及安全运行提供参考依据。

 

LOCA承压热冲击问题

 

当冷却水喷入热管时,壁面处的热冲击是非常重要的现象。对LOCA承压热冲击过程(PTS)进行模拟,可获得管道各截面的流场及温度分布,以及可捕捉到相界面的波动,并分析管壁热应力分布。

该过程包括自由界面的流动问题、冷热流体的混合、蒸发、冷凝等物理现象,通过CFD可以获得全面的信息用于安全分析。

 

安全壳内部的冷凝和液膜的流动

 

非能动冷却系统PCS为AP1000核电站提供安全可靠的散热,在事故发生后,PCS迅速冷却压力容器,连续的自然对流保证将热量通过安全壳外部。

采用Level Set方法捕捉安全壳内壁上的液膜界面,考虑相变过程,可模拟出水蒸气在安全壳内壁上的冷凝过程以及在重力作用下剧烈的变形过程。在该问题的模拟中,液膜厚度相对安全壳尺度较小,采用Level Set方法可节省大量网格,从而减少计算量。

 

安全壳外壁面液膜流动与蒸发

 

核电安全日益受到关注,非能动系统具有很高的安全性。基于PCCS(Passive Containment Cooling System-PCCS)实际结构,在某仿真平台,选用VOF多相流湍流模型及蒸发模块对降膜流动与蒸发冷却过程进行数值模拟。数值结果表明:(1)伴随水膜向下发展,蒸汽逐渐产生,热量随逆流空气移出安全壳;(2)随着液膜蒸发冷却过程的推进,温度逐渐降低,后期冷却主要依靠对流换热,蒸发冷却能力逐渐削弱;(3)液膜入口流量对水膜厚度影响较大,水膜随流量增大而增厚。

 

球床反应堆

 

 

球床反应堆是一种先进的核子反应堆设计,因其安全性高而得到重视。该问题的数值模拟分析中,几何结构复杂,网格划分工作量大,一般采用多孔介质模型简化。球床反应堆可以进行实体建模仿真,计算堆内压降以及石墨颗粒流经反应堆的过程。

 

燃料棒子通道流动分析

 

不考虑相变过程,模拟燃料棒子通道的流量分配,基于气相-液相-固相之间完全耦合传热方程,可计算每根燃料棒之间的共轭传热分布。

IST方法可快速生成结构化网格,可以节省大量网格;通过在能量控制方程添加源项控制流固之间的耦合换热,计算量与单独计算流体相近;多相流模型可以和LES等湍流模型耦合使用。因此,我们可以准确获得子通道内流量的分配和温度的变化。

 

蒸汽冷凝喷射

 

高温饱和蒸汽喷射进入冷水池会发生冷凝现象,该过程涉及到复杂的流动与换热,需同时考虑多相流相变问题和湍流流动问题。采用CFD工具,模拟蒸汽通过喷嘴进入冷水池的过程,可获得蒸汽在水池中的运动状况以及冷凝现象,可用于应急堆芯冷却系统的安全性分析。

 

 

多相流中相含率和相界面的单丝电容探针测量系统(核能核电)

 

多相管流中相含率和相界面的单丝电容探针测量系统,包括单丝电容探针装置以及与单丝电容探针装置相连接的电容电压转换电路和信号处理装置,电容电压转换电路将单丝电容探针装置中的单丝电容探针的电容值转化为直流电压,并将电压值传给信号处理装置,信号处理装置实现对电容电压转换电路的开启和关闭的控制并实现数据处理、显示、存储和打印等功能。本发明采用了单丝电容探针,只要求多相管流中被测相为导电介质,测量结果不受流体温度和杂质成分的影响,从根本上消除了流体电学性质随机变化对测量结果的影响,实现了对多相管流相含率和相界面结构的连续实时在线测量,并且有很高的测量精度。

 

离心泵空化流动分析

采用R-P空化模型结合两相流混合模型对一离心泵内部三维湍流空化流场进行数值模拟。根据空化流动计算结果,获得不同流量下的空化余量—扬程曲线,并有效预测空化发生的部位和空泡在叶轮流道内发展的过程。


附件下载
id 名称
1 通气空泡流的多相流模型与数值模拟_陈鑫 下载地址
2 核工行业模拟仿真咨询 下载地址
标签:核能核电,核电
  • 上一篇:没有了
  • 上一篇:没有了
  • 1.平台发布的任何转载的稿件都会明确标注作者和来源;

    2.如发现本站文章存在版权问题,烦请提供版权疑问、身份证明、版权证明、联系方式等发邮件至 3375113520@qq.com,我们将及时沟通处理。

    国防军工 能源电力 核能核电 石油石化