聚變包層第一壁熱工水力數(shù)值模擬研究.pdf

1、氦冷固態(tài)包層是受控核聚變反應(yīng)堆的核心部件之一。包層實(shí)現(xiàn)了高溫環(huán)境下，低發(fā)電成本的聚變能源的應(yīng)用。其主要功能包括氚增值、能量轉(zhuǎn)換、屏蔽輻射這幾個(gè)部分。
　　第一壁作為包層直面等離子體的部件，其熱工水力學(xué)性能直接影響包層的運(yùn)行與壽命。本文借以計(jì)算流體力學(xué)軟件，對(duì)第一壁采用流固耦合的模擬計(jì)算，并提出合理的結(jié)構(gòu)改進(jìn)建議。
　　第一壁的近等離子體面處承受極高的熱流密度，換熱壓力集中，條件苛刻。文中建立三維的第一壁模型，通過(guò)模擬結(jié)果中的

2、場(chǎng)圖，尋求優(yōu)化模型的方法。模擬研究表明，在兩側(cè)圓角的固體區(qū)域出現(xiàn)極高的溫度區(qū)域，超出了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)溫度。同時(shí),過(guò)長(zhǎng)的流道設(shè)計(jì)導(dǎo)致氦氣流動(dòng)壓降過(guò)大。
　　文中對(duì)不同翼長(zhǎng)的氦冷通道的模型做了模擬分析，得出縮短兩翼長(zhǎng)度能夠在不影響出口溫度和固體溫度的情況下，降低壓降損失。當(dāng)翼長(zhǎng)縮短到80mm時(shí)，壓降可以降低近14％；文中對(duì)不同氦氣流速下第一壁熱工水力學(xué)性能做了分析，得出第一壁的換熱性能隨著氦氣流速的增大而得以改善，然而會(huì)導(dǎo)致更大的流動(dòng)損失產(chǎn)