高溫氣冷堆氦氣流動(dòng)及燃料球冷卻過(guò)程數(shù)值模擬.pdf

1、高溫氣冷堆是國(guó)際公認(rèn)的一種具有良好安全特性的第四代核反應(yīng)堆型。我國(guó)石島灣高溫氣冷堆核電站預(yù)計(jì)于2017年竣工，有望成為世界首座模塊式高溫氣冷堆商業(yè)化示范核電站。本文擬對(duì)規(guī)則床高溫氣冷堆中氦氣與燃料球的流動(dòng)與傳熱過(guò)程進(jìn)行建模和數(shù)值模擬，預(yù)測(cè)高溫氣冷堆中的溫度、速度和壓力分布。
　　本文建立了簡(jiǎn)單體心立方和體心立方排列的球床代表模型，其中的燃料球模型使用真實(shí)燃料球的尺寸和發(fā)熱區(qū)，氦氣的物性是和溫度、壓力相關(guān)的變量。使用ICEMCFD對(duì)

2、模型劃分了結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。對(duì)簡(jiǎn)單體心立方球床代表單元建立了包含兩個(gè)半燃料球和兩個(gè)整型燃料球的球床代表模型，以其中三號(hào)燃料球?yàn)榇韺?duì)燃料球的溫度場(chǎng)進(jìn)行分析，對(duì)氦氣的速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)提取數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。對(duì)體心立方球床代表模型建立了七個(gè)八分之一燃料球的代表模型，以其中五號(hào)燃料球?yàn)榇韺?duì)燃料球的溫度場(chǎng)進(jìn)行分析，對(duì)氦氣的速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)提取數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。再通過(guò)FLUENT自帶的PROFILE邊界文件計(jì)算單元對(duì)簡(jiǎn)單體心立方球床和體心立方球床模型進(jìn)行了疊加計(jì)

3、算。再對(duì)不同速度下體心立方排列球床疊加模型進(jìn)行了疊加計(jì)算。模擬結(jié)果顯示:在規(guī)則球床之間的氦氣流動(dòng)時(shí)，每個(gè)燃料球后有氦氣漩渦，氦氣的流動(dòng)分為主流區(qū)和回流區(qū);燃料球的溫度是中心靠上部位的溫度最高，并隨半徑的增加而降低;燃料球之間切點(diǎn)附近的溫度低于靠近氦氣主流道區(qū)域的溫度，上半球的溫度高于下半球的溫度;氦氣的壓力隨燃料球之間的空隙呈波浪式降低。簡(jiǎn)單體心立方球床疊加計(jì)算的燃料球溫升率為19.95K/m，氦氣溫度平均上升率為19.93K/m，平均