小型非能动安全壳热分层机理研究

发布时间：2021-03-26 07:01

　　小型模块化反应堆（如NuScale）的安全壳容器浸没在冷却水池中,用来排出LOCA条件下安全壳内的热量。这种非能动系统的传热效率受壳外冷却水池内热分层的影响。因此,研究冷却水池内的热分层具有重要的意义。本文通过实验和数值模拟对NuScale冷却水池中的热分层现象进行了研究。根据NuScale小型堆进行模化,确定尺寸比为1/20,用不锈钢容器来模拟安全壳。在不锈钢容器内均匀布置四个加热棒,模拟堆芯衰变热。通过在冷却水池布置热电偶来测量关键位置处的温度;同时利用粒子图像测速技术PIV获得速度场。分别对4种不同加热功率下水池内的瞬时速度和温度场进行了实验研究。此外,本文还应用ANSYS FLUENT软件对水池内的瞬态速度场和温度场进行了数值模拟。实验结果表明:安全壳侧壁面附近的流体向上流动,到达顶部后转为水平流动。同时,冷却水池中出现热分层。对不同加热功率下的温度场进行分析,得到了加热功率和时间对热分层的影响。数值模拟结果表明,k-ε模型的模拟结果与实验结果吻合较好。随着加热时间的增加,热分层逐渐变强,混合界面位置向上移动。此外,在相同的计算时间内,热分层的梯度随功率的增加而增加。 

【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
Chapter 1 Introduction
    1.1 BACKGROUND AND SIGNIFICANCE
    1.2 RESEARCH STATUS
    1.3 RESEARCH OUTLINES
Chapter 2 Theory analysis of thermal stratification
    2.1 THERMAL STRATIFICATION OUTSIDE SMR'S CONTAINMENT
    2.2 EXAMPLES OF THERMAL STRATIFICATION IN DIFFERENT SYSTEMS
        2.2.1 Lake thermal stratification
        2.2.2 Storage tank thermal stratification
Chapter 3 Experiments studies on thermal stratification
    3.1 EXPERIMENT MODEL
    3.2 HEATING AND POWER CONTROL SYSTEM
    3.3 DATA ACQUISITION SYSTEM
        3.3.1 Temperature measurement
        3.3.2 Velocity measurement
    3.4 EXPERIMENTAL CONDITIONS AND PROCEDURES
Chapter 4 CFD simulation
    4.1 GOVERNING EQUATIONS
    4.2 MESH DETAILS
    4.3 BOUNDARY CONDITIONS
    4.4 GENERAL SETTING
    4.5 VALIDATION
Chapter 5 Results and discussion
    5.1 TEMPERATURE DISTRIBUTION
    5.2 VELOCITY DISTRIBUTION
    5.3 FLOW PATTERN
Chapter 6 Conclusion and prospects
    6.1 CONCLUSION
    6.2 PROSPECTS
References
Papers puplished during the master's degree
Acknowledgements



本文编号：3101178