MRANS方案的反应堆压力容器CFD仿真

为提高反应堆压力容器（reactor pressure vessel,RPV）CFD(computational fluid dynamics)仿真的计算效率,将多湍流模型（multiple RANS model,MRANS）方案与RPV CFD仿真相结合,提出了一种新型的RPV CFD仿真方案,并通过优化传统棒束模拟MRANS方案的区域划分方法和数据传输方法使RPV MRANS CFD仿真方案的计算准确性得到保证。首先,对完整的压力容器模型进行CFD模拟,将整体计算结果与实验数据进行对比,验证所用CFD方法的有效性。其次,基于区域重叠的方案建立了下降段区域和下腔室区域的分段模型,并采用压力-流量双向数据传递方案,建立了多区CFD仿真计算方案。然后,分析不同的湍流模型在各区域的影响,选择合适的湍流模型。最后,以优化CFD仿真计算效率为目标,提出了两种MRANS方案。研究结果表明:基于区域重叠的双向数据传递方案相较于传统的单向数据传递方案,速度和压力计算结果与整体计算一致性更高;优化的MRANS方案相较于传统的单一湍流模型方案,计算效率提高了28.75%,从而验证了优化的MRANS具有高效率的特性。本研究成果为提高RPV CFD仿真效率提供了一种新思路和途径。     

微小通道内流动及气溶胶沉积特性实验研究

事故后气溶胶通过安全壳微小通道穿透会发生滞留现象，在不同载气流动状态下，主导沉积机制不同，会影响气溶胶的穿透率，因此需要研究微小通道内气溶胶的载气流动特性及气溶胶沉积特性。本文建立了微小通道气溶胶穿透与滞留实验装置，开展了雷诺数为40～3 600的载气流动与气溶胶沉积实验研究。在雷诺数约为700时，微小通道内会发生层流转捩。层流流动下，在大突缩比的矩形微通道中，随着雷诺数的增大，入口碰撞效应减弱，穿透率增大；小突缩比薄壁毛细管微通道入口效应弱，随着雷诺数的增大，气溶胶几乎完全穿透。在雷诺数为800～3 600的湍流流动下，气溶胶沉积主要处于涡流扩散-碰撞区及惯性主导区，受到湍流涡的影响气溶胶穿透率随雷诺数的增大而减小。