壓水堆核電廠穩(wěn)壓器波動(dòng)管熱紋振蕩數(shù)值模擬.pdf

1、穩(wěn)壓器波動(dòng)管熱紋振蕩現(xiàn)象是指穩(wěn)壓器波動(dòng)管內(nèi)冷熱流體交界面的上下起伏。核電站啟堆升功率過程是穩(wěn)壓器波動(dòng)管內(nèi)產(chǎn)生熱紋振蕩的重要時(shí)期，由于主管道和穩(wěn)壓器中的冷卻劑具有較大的溫差，則流場(chǎng)微弱的變化都將導(dǎo)致溫度場(chǎng)的顯著改變，從而導(dǎo)致波動(dòng)管壁面產(chǎn)生周期性的熱應(yīng)力變化，引起穩(wěn)壓器波動(dòng)管的應(yīng)力疲勞，進(jìn)而在波動(dòng)管管壁上產(chǎn)生裂紋，引發(fā)管壁穿透，威脅核電廠一回路系統(tǒng)的完整性。
　　論文采用數(shù)值模擬方法對(duì)穩(wěn)壓器波動(dòng)管流場(chǎng)內(nèi)的熱振蕩現(xiàn)象進(jìn)行了研究,得到了以

2、下結(jié)論：
　?。?）對(duì) M310型穩(wěn)壓器波動(dòng)管內(nèi)熱分層現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)值模擬，并將模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)作對(duì)比得出，在對(duì)穩(wěn)壓器波動(dòng)管內(nèi)溫度及流場(chǎng)的分布進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)，選擇動(dòng)態(tài)Smagorinsky渦粘模型比雷諾時(shí)均模擬中基于?方程的湍流模型更加合理；
　　（2）數(shù)值模擬結(jié)果驗(yàn)證了核電廠啟堆升功率過程中穩(wěn)壓器波動(dòng)管內(nèi)存在明顯的熱紋振蕩現(xiàn)象，而開爾文—赫姆霍茲不穩(wěn)定性是導(dǎo)致穩(wěn)壓器波動(dòng)管熱紋振蕩現(xiàn)象的原因；
　?。?）本次研究提出了穩(wěn)壓器

3、波動(dòng)管熱紋振蕩強(qiáng)度的定量評(píng)估方法。首先，將計(jì)算流體力學(xué)軟件獲得的瞬態(tài)溫度分布結(jié)果進(jìn)行快速傅里葉變換，然后，結(jié)合已有的基于頻率響應(yīng)函數(shù)建立的熱應(yīng)力評(píng)估公式，可有效地對(duì)穩(wěn)壓器波動(dòng)管內(nèi)熱紋振蕩強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)估；
　　（4）波動(dòng)管內(nèi)熱紋振蕩強(qiáng)度隨穩(wěn)壓器與一回路熱管段冷卻劑溫差以及一回路熱管段入口流速的增大而增加。穩(wěn)壓器出口冷卻劑流速在0.013m/s至0.07m/s之間變化時(shí)，穩(wěn)壓器波動(dòng)管內(nèi)熱紋振蕩強(qiáng)度隨穩(wěn)壓器出口流速的增大呈現(xiàn)先增加而后下降

4、的趨勢(shì)；
　?。?）穩(wěn)壓器波動(dòng)管與主管道熱管段之間的傾角在0°~0.5°之間變化時(shí)，波動(dòng)管內(nèi)靠近主管道區(qū)域的熱紋振蕩強(qiáng)度隨傾角的增加而增加；
　　（6）當(dāng)增大或減小穩(wěn)壓器波動(dòng)管內(nèi)徑時(shí)，在保持穩(wěn)壓器出口流量不變情況下流速變化為0.013m/s或0.052m/s時(shí)，穩(wěn)壓器波動(dòng)管內(nèi)熱紋振蕩強(qiáng)度將減小。
　　本研究利用數(shù)值模擬方法揭示了波動(dòng)管內(nèi)熱紋振蕩的產(chǎn)生機(jī)理，給出了一種基于計(jì)算流體力學(xué)結(jié)果的熱紋振蕩強(qiáng)度的評(píng)估方法，對(duì)影響波