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压水堆核电站蒸汽发生器二次侧两相流流场特性模拟\r\n\t\t

本站小编 Free考研考试/2022-01-16

\r刘丽艳1,苏 桐1,郭 凯1,王一鹏1,熊光明1, 2,朱 勇2,谭 蔚1,唐国武\r3\r
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AuthorsHTML:\r刘丽艳1,苏 桐1,郭 凯1,王一鹏1,熊光明1, 2,朱 勇2,谭 蔚1,唐国武\r3\r
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AuthorsListE:\rLiu Liyan1,Su Tong1,Guo Kai1,Wang Yipeng1,Xiong Guangming1, 2,Zhu Yong 2,Tan Wei1,Tang Guowu\r3\r
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AuthorsHTMLE:\rLiu Liyan1,Su Tong1,Guo Kai1,Wang Yipeng1,Xiong Guangming1, 2,Zhu Yong 2,Tan Wei1,Tang Guowu\r3\r
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Unit:\r\r1. 天津大学化工学院,天津 300350;\r
\r\r2. 中广核工程有限公司,深圳 518124;
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\r3. 山东师范大学化学化工与材料科学学院,济南 250014\r
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Unit_EngLish:\r1. School of Chemical Engineering and Technology,Tianjin University,Tianjin 300350,China;
2. China Nuclear Power Engineering Co.,Ltd.,Shenzhen 518124,China;
3. College of Chemistry,Chemical Engineering and Materials Science,Shandong Normal University,Jinan 250014,China\r
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Abstract_Chinese:\r压水堆核电站蒸汽发生器中二次侧流体流过传热管束会使管束发生振动,可能造成管束损坏,引发事故.蒸汽发生器尺寸较大,内部结构复杂,难以进行全尺寸实验,数值模拟方法是研究蒸汽发生器热工水力特性的常用方法.现有研究以设计工况下的热工水力参数为主,而对于不同冷热端给水比条件、或存在防振条偏移时传热管上流体力的分布规律考虑不足.为分析流场状态与流体力分布规律,使用FLUENT 软件及多孔介质模型研究蒸汽发生器二次侧流场特性,通过分布式阻力表征流域内管束、支撑板、防振条等组件的影响,将一次侧对二次侧热交换能量以边界条件形式加入到模型中,基于零方程湍流模型,并结合两相漂移流模型计算得到了流场的温度、空泡率、速度、横流动能的分布规律,同时研究了冷热端给水比与防振条偏移对流体力分布的影响.结果表明:在设计工况下,轴向高度3 m 时二次侧流体均升温至沸点并保持稳定,空泡率随换热过程的进行而逐渐增加,在二次侧出口处平均值为90%;流体速度与空泡率、流动方向及流场结构有关,热端平均流速呈现在直管段增加、弯管段降低的趋势,在8.8 m 高度达到最大值5.36 m/s,而冷端流速在轴向高度2.2 m 前略有降低,随后与热端趋势相同,8.8 m 高度处为最大值3.56 m/s;流体对管束的作用在二次侧入口区域与弯管区域较明显,而在直管段几乎没有影响;冷热端给水比例的变化仅对入口处流体动能分布影响较大;防振条偏移会对局部流体力分布造成影响,两组防振条之间流速和动能将平滑变化.\r
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Abstract_English:\rIn the steam generator of a pressurized water reactor nuclear power plant,secondary side fluid flowing through the heat transfer tube bundle causes the bundle to vibrate,which may damage the tube and cause an accident. Full-scale experiment and the numerical simulation method for studying the thermal-hydraulic characterization of the steam generator are difficult because of its large size and complex internal structure. Existing studies mainly focus on the thermo-hydraulic parameters under design conditions. Limited research is available regarding the distribution law of fluid force on the heat transfer tubes when the water supply ratio on the hot and cold side varies or when the antivibration bars produces displacement. Flow simulation software,FLUENT,is used to analyze flow field state and fluid force distribution law,and a porous model is established. Distributed resistance is used to characterize the influence of components such as tube bundle,support plate,and anti-vibration bar in the domain. The heat exchange energy between the primary and secondary sides is added to the model in the form of boundary conditions. Temperature distribution,vapour fraction,and velocity and transverse flow energies of the flow field is calculated based on the zero-equation turbulence model combined with the two-phase drift flow model. The influence of water supply ratio and anti-vibration bar offset on the fluid force distribution is also determined. Results show that under the design condition,the secondary side fluid rises to the boiling point and remains stable at the axial height of 3 m. The vapour fraction increases gradually during the heat exchange process,and the average value at the secondary side outlet is 90%. The fluid velocity is related to the vapour fraction,flow direction,and flow field structure. The average flow velocity on the hot side increases in the straight pipe section and decreases in the curved pipe section,reaching a maximum value of 5.36 m/s at the height of 8.8 m. The cold side has a slight decrease in the average flow velocity before the axial height of 2.2 m and the same trend as the hot side. The maximum value at the height of 8.8 m is 3.56m/s. The fluid effect in the tube bundle is obvious in the inlet and bend regions,but not in the straight pipe bundle. The change in water supply ratio on the hot and cold sides only has a great influence on the distribution of fluid kinetic energy at the inlet. The anti-vibration bar offset will affect the local fluid force distribution,the flow velocity,and kinetic energy between two anti-vibration bars will change smoothly.\r
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Keyword_Chinese:蒸汽发生器;热工水力;数值模拟;两相流\r

Keywords_English:steam generator;thermo-hydraulic;numerical simulation;two-phase flow\r


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