環(huán)腔內(nèi)石蠟熔化過(guò)程的數(shù)值模擬研究.pdf

1、核能作為重要的清潔能源，在霧霾嚴(yán)重的今天，具有巨大的優(yōu)勢(shì)和利益。核能安全在核能發(fā)展過(guò)程中一直是重中之重，因此對(duì)于反應(yīng)堆安全的分析也是重點(diǎn)關(guān)注的研究項(xiàng)目。反應(yīng)堆嚴(yán)重事故屬于超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故，堆芯的損壞是步入嚴(yán)重事故的重要節(jié)點(diǎn)。秉承著探究堆芯燃料棒在反應(yīng)堆嚴(yán)重事故中熔化過(guò)程的目的，本文進(jìn)行了石蠟熔化的數(shù)值模擬研究。
　　本文中數(shù)值計(jì)算對(duì)象采用石蠟作為工質(zhì)，采用的方法是屬于固定網(wǎng)格的焓-多孔介質(zhì)法。該方法全場(chǎng)求解統(tǒng)一方程，有效避免了顯示界

2、面跟蹤手段的缺點(diǎn)，無(wú)需在計(jì)算中重新繪制網(wǎng)格。利用內(nèi)嵌于ANSYS FLUENT中的melting/solidification模型對(duì)環(huán)腔內(nèi)中心加熱條件下石蠟的熔化過(guò)程進(jìn)行了的詳細(xì)的數(shù)值模擬。計(jì)算時(shí)將圓柱計(jì)算域簡(jiǎn)化為中心對(duì)稱的二維計(jì)算域，網(wǎng)格采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。通過(guò)網(wǎng)格獨(dú)立性檢驗(yàn)，確定采用15500數(shù)量網(wǎng)格。計(jì)算域的中心軸采用中心對(duì)稱邊界，上部邊界為絕熱，外圍邊界與底部邊界為恒溫條件，初始溫度為50℃，低于石蠟的熔點(diǎn)，保證初始是全場(chǎng)為固體。在

3、數(shù)值模擬過(guò)程中發(fā)現(xiàn)厚度為0.5cm的容器的熱阻對(duì)于熔化過(guò)程熱量傳遞影響很大，不容忽視;同時(shí)，考慮加熱棒處的材料升溫過(guò)程，采用體熱流密度的設(shè)置較面熱流更加合理。
　　基于實(shí)驗(yàn)參數(shù)，與不同功率的三組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，符合較好。通過(guò)上述研究發(fā)現(xiàn)，逐步擴(kuò)大計(jì)算域，可以使得數(shù)值模擬結(jié)果更加接近實(shí)驗(yàn)值。熔化過(guò)程中的自然循環(huán)過(guò)程及熔化界面的變化都能被很好的預(yù)測(cè)。對(duì)于模型中唯一可變的參數(shù)糊狀區(qū)常數(shù)，其大小對(duì)于熔化進(jìn)程模擬有顯著影響，通過(guò)與實(shí)驗(yàn)值對(duì)比