壓力容器外部冷卻系統內局部溫度場及兩相分布特性研究.pdf

1、壓力容器外部冷卻(ERVC)作為一項先進壓水堆嚴重事故緩解措施,以其結構簡單、良好的經濟性和非能動安全等優(yōu)點得到了廣泛的研究和應用。ERVC流道內的兩相局部分布和冷卻水池的熱分層現象通過影響自然循環(huán)流動會間接影響到外部冷卻能力;而現有的針對ERVC兩相局部分布和熱分層現象等方面的基礎研究實驗和數值研究非常罕見,尚無研究者能夠確定這兩個現象對外部冷卻能力的影響程度。本文主要針對先進壓水堆外部冷卻流道內局部空泡份額和冷卻水池內的局部溫度場分

2、布進行實驗測量,分析和總結局部空泡份額及熱分層的分布特征和發(fā)展規(guī)律,為ERVC流動傳熱現象和機理研究提供詳細的實驗數據;同時采用F LUENT程序對下封頭外部流道內的兩相流分布及水箱熱分層現象進行模擬計算,對相關模型的適用性進行評價,為程序計算模型的優(yōu)化提供改進建議。
　　在ERVC流道內的兩相局部分布研究中,采用自制的電導探針測量了不同液相/氣相流量下ERVC上升通道內局部空泡份額的分布;實驗發(fā)現,流道截面局部空泡份額分布特征主

3、要受測點位置和流動條件影響;采用統計學中的峰度系數和偏度系數對局部空泡率的分布進行定量分析:下封頭底部的局部空泡份額分布為壁面峰值分布,而中上部則逐漸發(fā)展為近壁面峰值分布,上升段則基本發(fā)展成為中心分布。對實驗段內的兩相流動開展F LUENT程序模擬計算時,針對實驗段中心剖面進行2維建模,并分別采用歐拉和混合模型對實驗工況進行了計算;對比表明,歐拉和混合兩相流模型的計算結果均與實驗數據存在較大差異;通過修改升力系數,雖然歐拉模型的計算結果

4、顯示了與實驗相似的分布規(guī)律,但仍需要進行模型修改才能提高計算的準確性。
　　而在冷卻水池熱分層現象研究過程中,通過實驗研究和分析總結了溫度場分層空間分布特征、隨時間發(fā)展規(guī)律以及循環(huán)流量等因素對溫度場分布的影響。實驗表明溫度分層現象主要體現在水箱高度方向上,據此提出了描述水箱溫度場分布的一維無量綱模型;隨著時間的發(fā)展,水箱內的溫度場分層具有周期性現象;循環(huán)流量對熱分層的發(fā)展和分布具有重要影響。采用F LUENT程序對熱分層實驗工況進