压水堆核电厂稳压器波动管热分层现象数值分析

为分析评价压水堆核电厂稳压器波动管热分层现象对波动管结构完整性的影响,采用计算流体力学(CFD)分析方法,对稳压器波动管热分层现象进行了数值模拟.研究了波动管内的流体流动,得到了稳压器波动管的传热特性、流体流场和温度分布,分析了稳压器波动管波动热分层现象与波动流速之间的关系.研究结果表明:波动流速在一定范围内变化时,管道最大截面温差随着波动流速的增大而增大.并且得到了不同波动流速下管道最大截面温差及其出现的位置,指出了热分层现象发生时波动管的薄弱环节.     

AP1000稳压器波动管竖直管段空气-水CCFL实验研究

使用竖直管代替波动管模型开展稳压器波动管竖直管段内空气-水两相逆流限制（CCFL）特性可视化实验研究。实验现象表明:竖直管与上容器接口处的局部CCFL决定了进入竖直管内的液相流量;竖直管内的局部CCFL决定了从竖直管流出的液相流量;两处局部CCFL均随空气流量的增大而增强。在较低气量情况,进入竖直管内的液相能够完全或大部分流出,竖直管内的局部CCFL较弱,上容器和竖直管接口处的局部CCFL在整体CCFL中占主导地位,整体CCFL程度随着上容器液位升高而略有增强。在高气量情况,从上容器进入竖直管的液相大部分或者完全被限制而不能向下流出,竖直管内的局部CCFL强烈,在整体CCFL中占主导地位,整体CCFL特性不受上容器液位变化的影响。通过实验数据拟合得到了新的稳压器竖直管CCFL模型。稳压器波动管CCFL数据和稳压器竖直管CCFL数据基本重合,表明波动管CCFL主要由CCFL-U决定。      

LOCA事故时一回路冷却剂管肘部回流流动极限研究

在压水堆发生LOCA事故时,需要依靠回流流动来进行堆芯的冷却,而存在着回流流动极限(Counter-Current Flow Limiting,CCFL),即冷却剂受重力作用向下流动时,会受到向上流动的蒸汽或其他气体阻挠,出现部分或全部冷却剂被气相带走的现象,导致冷却剂流速不能再增大,从而限制了传热效果。使用RELAP5对LOCA事故时弯头肘部的CCFL现象进行分析,分别研究管长L、管径D以及倾斜角θ对CCFL的影响,研究表明管长L越小,管径D越大,CCFL的安全裕度越高,而倾斜角θ对该条件下CCFL现象的影响不明显。     

压水堆稳压器波动管热分层的分析研究

热分层是管道水平管段中相对滞止或缓慢流动的冷、热流体因缺少混合而产生的不均匀温度分布现象.通过稳压器波动管热分层现象产生的原因和机理分析,并对稳压器波动管热分层现象进行数值模拟,建立了不同稳压器内部不同截面的热分层瞬态.     

布置方式对波动管热分层现象的影响分析

为分析评价压水堆核电厂稳压器波动管的布置方式对热分层现象的影响,提出增加准水平段的倾角和在与主管道相连处增加一段竖直管段2种方案共6种布置方式.利用计算流体力学( CFD)分析方法,对采取不同布置方式的波动管的热分层现象进行数值模拟,得到每种布置方式的波动管在不同波动流速下的准水平段管道截面最大温差分布.对比分析结果表...     

管型对波动管热分层现象的影响分析

为分析评价压水堆核电厂稳压器波动管管型对热分层现象的影响,提出采用螺纹管来减弱热分层的措施。利用计算流体力学（CFD）分析方法,对升温、升压阶段波动管原型和改进模型的热分层现象进行数值模拟,得到两种模型不同波动流速下沿波动管轴线方向的截面最大温差分布以及流场分布。对比分析结果表明：波动管结构由光管改为螺纹管后流场紊动加强并出现涡流,冷热流体间的混合增强,与原型相比可使波动管的截面温差减小约1/3,从而有效地减弱热分层的影响。     

竖直向下大、小支管气相夹带起始可视化研究

已有气相夹带起始模型均是基于竖直向下的小支管夹带所得到的,用于分析大支管气相夹带时并不适用。本文基于可视化实验,对竖直向下的大、小尺寸T型管的气相夹带起始点进行对比研究。选择与主管道直径比为0.625和0.1的大、小支管,并采用有机玻璃作为实验管道材料,空气和水为实验工质。其实验现象表明:大、小支管夹带起始均有漩涡,且漩涡现象大致相同,但在大支管条件下会出现气室,夹带气体进入支管后也会在气室下翻腾,且在相同液相折算速度下,大支管夹带起始液位会高于小支管。     

非能动压水堆波动管内汽液逆流试验的研究

为了研究AP1000波动管中的CCFL,设立了以AP1000三代核电反应堆的波动管为原型的缩比试验台架,主要由模拟稳压器的上水箱、波动管、两相流测量装置、下水箱、供气系统、供水系统以及称重系统、摄像系统等组成,波动管采用可视化的亚克力材质,可方便对波动管内气液两相流进行观察及拍摄。试验表明,波动管内的气液两相流流动具有明显的周期性变化,在相同的液位高度下满足Wallis关系式;随着液位的升高,气体流量变化对液体流量的影响越来越明显;在不同液位下,溢流点气量不受液位高度的影响,有临界J_g~*=0.43;液位高度在较低的情况下,正向逆向过程对液泛特性基本没有影响,在液位较高的情况下,逆向过程对液泛特性有一定影响。     

垂直管内气液两相逆流极限管径效应实验

在压水堆安全性分析中,需准确预测气液逆流极限（CCFL）工况下两相流动关系。本文采用水下淹没排气的实验方法,对相同管长不同管径垂直管的CCFL特性进行可视化实验,并对垂直管CCFL关联式模型进行分析,主要结论有:①在CCFL工况下垂直管内流型为环状流动;表观气速较大时,大管径管内液膜呈搅拌状,小管径管内液膜呈波动状;随表观气速减小,均转为液面光滑的自由降膜流动;②Wallis数模型过度关联了管径变化对垂直管CCFL特性的影响;Kutateladze数和Froude-Ohnesorge数模型也不能良好关联垂直管CCFL特性的管径效应;③提出了新的CCFL无量纲参数和相应的实验关联式,由此可使垂直管CCFL特性的管径效应得以统一表征,还可以关联物性参数变化的影响。      

竖直向下大、小支管气相夹带起始可视化研究

已有气相夹带起始模型均是基于竖直向下的小支管夹带所得到的,用于分析大支管气相夹带时并不适用。本文基于可视化实验,对竖直向下的大、小尺寸T型管的气相夹带起始点进行对比研究。选择与主管道直径比为0.625和0.1的大、小支管,并采用有机玻璃作为实验管道材料,空气和水为实验工质。其实验现象表明：大、小支管夹带起始均有漩涡,且漩涡现象大致相同,但在大支管条件下会出现气室,夹带气体进入支管后也会在气室下翻腾,且在相同液相折算速度下,大支管夹带起始液位会高于小支管。