垂直圆管内超临界水上升流动传热的数值分析

发布时间：2023-09-14 03:17

　　随着超临界流动传热研究的发展,火力发电逐步运用超临界机组技术,其热效率大为提升,高达40%,大大的提升了电厂的经济性。超临界水冷堆作为六种第四代先进反应堆之一,其设计概念正是基于超临界火电厂优异的传热特性而提出的,其热能利用率最高可达45%,远远高于现行的压水堆(现行压水堆的热能利用率最高为32%)。在超临界水堆设计工况下,超临界工质的工作压力高达25MPa,堆芯出口温度超过500℃,这对反应堆的热工水力安全设计是一项重大考验,因此必须对超临界水堆工况下的超临界水流动传热问题进行深入的研究。目前,超临界流动传热研究主要分为实验研究和数值分析两大类。实验研究超临界水传热特性的技术难度大、成本高、周期性长,并且难以获得微观层次上的流场分析。因此,在有限实验研究的基础上开展超临界流动传热数值分析,不仅有利于降低研究成本,还可以在更宽的参数范围内研究基本流动传热现象和机理。本文以上海交通大学大型超临界水多功能实验装置(SWAMUP)上进行的10mm圆管超临界水传热实验研究为基础,采用CFD数值分析方法对垂直圆管超临界水上升流动传热中的传热恶化、传热强化及各主要参数开展敏感性分析,同时研究湍流模...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景
        1.1.1 第四代反应堆：超临界水冷堆
        1.1.2 超临界机组技术的发展与应用
        1.1.3 水冷壁管内对流换热特性
    1.2 本课题的研究意义
    1.3 圆管内超临界水流动传热研究现状
        1.3.1 实验研究现状
        1.3.2 数值模拟研究现状
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 CFD计算软件简介及计算对象分析
    2.1 CFD计算软件
    2.2 仿真计算的实验数据来源
    2.3 流体力学中的控制方程
        2.3.1 连续性方程
        2.3.2 动量守恒方程
        2.3.3 能量守恒方程
    2.4 湍流计算模型
    2.5 超临界水的物性规律
第3章 建模方法
    3.1 计算对象
    3.2 湍流边界层划分
    3.3 计算模型网格划分
    3.4 本章小结
第4章 计算模型敏感性分析
    4.1 网格敏感性分析
        4.1.1 标准k?ε湍流模型的网格敏感性分析
        4.1.2 低雷诺数k?ε湍流模型的网格敏感性分析
        4.1.3 低雷诺数k-ω湍流模型的网格敏感性分析
    4.2 湍流计算模型分析
        4.2.1 标准k?ε湍流模型分析
        4.2.2 低雷诺k?ε湍流模型分析
        4.2.3 低雷诺数k-ω湍流模型分析
    4.3 本章小结
第5章 不同工况下超临界水的对流换热数值模拟
    5.1 压力对圆管内超临界水传热的影响
    5.2 质量流量对圆管内超临界水传热的影响
    5.3 热流密度对圆管内超临界水传热的影响
    5.4 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢



本文编号：3846449