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压水堆下腔室水力特性数值研究

作　者: 杨洪建
导　师: 郭赞
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 核能科学与工程
关键词: 下腔室流量分配数值计算热工水力
分类号: TL421.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

研究冷却剂在反应堆中的流动特性与换热特性是反应堆安全的一项重要课题。作为反应堆重要组成部分的下腔室，承担着包容冷却剂、分配堆芯冷却剂流量等功能。对于堆芯而言，其水力特性决定其换热性能。反应堆下腔室与堆芯连接在一起，对堆芯起着流量分配的作用，因此下腔室内流体的流动间接影响堆芯的换热。在反应堆结构设计与热工水力设计中，反应堆下腔室流场的计算与分析是一项关键性课题。为了分析压水堆下腔室的水力特性，本文以流体计算软件FLUENT为工具，以秦山二期压水堆电站作为研究对象，对其下腔室进行了数值模拟。在下腔室计算过程中，建立了相关的几何模型，并且对几何模型进行网格划分；湍流模型主要采用了标准k–ε模型、Realizable k–ε模型、S k–ω模型三种进行模拟计算。通过计算最终获得了采用三种不同湍流模型时下腔室的压力场与流场分布，并且对三种不同湍流模型所求得结果进行了对比。结果表明：三种模型所求得的流场与压力场分布趋势基本一致；下腔室出口速度分布满足从中心至边缘依次递减的的规律；下腔室所受最大压力主要出现在两块支撑块及其附近壁面处。本文所获得的研究成果可为核电厂的设计，优化和运行管理提供指导。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-17
  1.1 课题研究背景与目的  9
  1.2 反应堆下腔室水力特性国内外研究现状  9-14
    1.2.1 国外研究现状  10-11
    1.2.2 国内研究现状  11-14
  1.3 本章小结  14-17
第2章 CFD 理论的介绍与计算模型的建立  17-33
  2.1 CFD 方法的介绍  17-18
  2.2 SIMPLE 算法  18-19
  2.3 湍流模型  19-24
    2.3.1 湍流的流动特性  19-20
    2.3.2 湍流的基本方程  20-21
    2.3.3 湍流模型  21-24
  2.4 计算域模型的建立  24-29
    2.4.1 环形下降段部分  24-26
    2.4.2 下腔室部分  26-29
  2.5 网格的划分  29-32
    2.5.1 环形下降段部分  29-30
    2.5.2 下腔室部分  30-32
  2.6 本章小结  32-33
第3章 CFD 计算中相关参数的设定  33-43
  3.1 求解器的设置  33-35
  3.2 相关参数的设定  35-37
    3.2.1 环形下降段部分  35
    3.2.2 下腔室部分  35-37
  3.3 网格无关性分析  37-40
    3.3.1 环形下降段网格无关性分析  37-39
    3.3.2 下腔室网格无关性分析  39-40
  3.4 松弛因子调整及收敛性分析  40-41
  3.5 本章小结  41-43
第4章计算结果的整理与分析  43-63
  4.1 环形下降段计算结果分析  43-54
    4.1.1 流场分析  43-52
    4.1.2 压力场分析  52-54
  4.2 下腔室计算结果分析  54-61
    4.2.1 流场分析  54-57
    4.2.2 下腔室出口速度分布  57-59
    4.2.3 下腔室压力场分析  59-61
  4.3 本章小结  61-63
结论  63-65
参考文献  65-69
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  69-70
致谢  70

压水堆下腔室水力特性数值研究

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