钠冷快堆直流蒸汽发生器跨尺度耦合分析

摘要：

直流蒸汽发生器(OTSG)中存在全流型沸腾换热、两侧耦合换热及结构复杂且尺寸跨度大等特征,使得采用计算流体力学(CFD)与三维精细化建模方法分析包含大规模换热管束的OTSG三维温度场时面临计算难度高、求解效率低和求解稳定性差等问题.本文基于全流型沸腾传热模型与流型判别模型,以印度快堆直流蒸汽发生器测试模型(SGTF)为研究对象,建立了管侧从过冷水到过热蒸汽的一维全流型沸腾传热模型及其与壳侧三维精细化CFD模型的跨尺度耦合求解模型,实现了OTSG每根换热管与壳侧三维流体域的独立耦合,并开展了堵管分析.通过与实验数据的对比分析验证了该方法的有效性.研究结果表明:采用管侧一维全流型沸腾传热模型与壳侧三维CFD模型的跨尺度耦合方法,可准确预测每根换热管全高度上的温度分布及主要传热特征点,能获得不同换热管及管壁之间的温度差,且易于实现堵管分析;跨尺度耦合求解方法避免了直接采用三维多相流模型,大幅提高了OTSG三维温度场的求解效率及稳定性.本文研究为OTSG的设计与安全校核提供了一种高效的三维精细化数值分析方法.

关键词：直流蒸汽发生器、跨尺度耦合、沸腾传热、数值分析、三维温度场

所属期刊栏目：56

分类号：TL333(核反应堆工程)

资助基金：国家自然科学基金;核反应堆系统设计技术重点实验室基金项目

在线出版日期：2022-11-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：2354-2364