对流换热模型对局部氢气流动影响的数值研究

来源：核动力工程杂志2018年第2期北京时间：

作者：王迪, 佟立丽, 曹学武, 邹志强, 陈树

单位：1. 上海交通大学机械与动力工程学院, 上海, 200240;；2. 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室, 成都, 610041；

摘要：在严重事故下,氢气和水蒸气在安全壳局部隔间内释放,并通过相对窄小的流道向其他隔间流动迁移,气体与隔间壁面之间的换热过程对氢气分布有重要影响。本文采用计算流体力学(CFD)方法对安全壳内具有竖直连接结构特点的局部隔间建立分析模型,分别讨论了基于类比理论的Von Karman类比、Reynold类比和直接类比三种对流换热模型对隔间内压力变化、壁面凝结换热量、氢气和蒸汽浓度分布情况的影响。结果表明,采用Von Karman类比和Reynold类比模型所获得的局部隔间整体的蒸汽壁面凝结量以及气体流动行为基本保持一致,采用直接类比模型模拟的蒸汽凝结量比前两种模型更多。大部分蒸汽凝结发生在有源隔间顶部壁面,直接类比模型对此处凝结量的模拟高于Von Karman类比和Reynold类比模型,由此导致有源隔间内气体温度降低,浮力驱动下氢气向无源隔间的迁移也相应减弱,使得无源隔间内的氢气浓度较小。

关键词：氢气分布, 局部隔间, 对流换热类比模型

基金资助：核反应堆系统设计技术重点实验室基金 国家科技重大专项资助项目(2015ZX06004003-002) 国家自然科学基金(11675104)