壓水堆核電廠穩(wěn)壓器波動管熱紋振蕩數(shù)值模擬.pdf

1、穩(wěn)壓器波動管熱紋振蕩現(xiàn)象是指穩(wěn)壓器波動管內(nèi)冷熱流體交界面的上下起伏。核電站啟堆升功率過程是穩(wěn)壓器波動管內(nèi)產(chǎn)生熱紋振蕩的重要時期，由于主管道和穩(wěn)壓器中的冷卻劑具有較大的溫差，則流場微弱的變化都將導致溫度場的顯著改變，從而導致波動管壁面產(chǎn)生周期性的熱應力變化，引起穩(wěn)壓器波動管的應力疲勞，進而在波動管管壁上產(chǎn)生裂紋，引發(fā)管壁穿透，威脅核電廠一回路系統(tǒng)的完整性。
　　論文采用數(shù)值模擬方法對穩(wěn)壓器波動管流場內(nèi)的熱振蕩現(xiàn)象進行了研究,得到了以

2、下結(jié)論：
　?。?）對 M310型穩(wěn)壓器波動管內(nèi)熱分層現(xiàn)象進行數(shù)值模擬，并將模擬結(jié)果與實驗作對比得出，在對穩(wěn)壓器波動管內(nèi)溫度及流場的分布進行數(shù)值模擬時，選擇動態(tài)Smagorinsky渦粘模型比雷諾時均模擬中基于?方程的湍流模型更加合理；
　?。?）數(shù)值模擬結(jié)果驗證了核電廠啟堆升功率過程中穩(wěn)壓器波動管內(nèi)存在明顯的熱紋振蕩現(xiàn)象，而開爾文—赫姆霍茲不穩(wěn)定性是導致穩(wěn)壓器波動管熱紋振蕩現(xiàn)象的原因；
　?。?）本次研究提出了穩(wěn)壓器

3、波動管熱紋振蕩強度的定量評估方法。首先，將計算流體力學軟件獲得的瞬態(tài)溫度分布結(jié)果進行快速傅里葉變換，然后，結(jié)合已有的基于頻率響應函數(shù)建立的熱應力評估公式，可有效地對穩(wěn)壓器波動管內(nèi)熱紋振蕩強度進行評估；
　?。?）波動管內(nèi)熱紋振蕩強度隨穩(wěn)壓器與一回路熱管段冷卻劑溫差以及一回路熱管段入口流速的增大而增加。穩(wěn)壓器出口冷卻劑流速在0.013m/s至0.07m/s之間變化時，穩(wěn)壓器波動管內(nèi)熱紋振蕩強度隨穩(wěn)壓器出口流速的增大呈現(xiàn)先增加而后下降

4、的趨勢；
　　（5）穩(wěn)壓器波動管與主管道熱管段之間的傾角在0°~0.5°之間變化時，波動管內(nèi)靠近主管道區(qū)域的熱紋振蕩強度隨傾角的增加而增加；
　　（6）當增大或減小穩(wěn)壓器波動管內(nèi)徑時，在保持穩(wěn)壓器出口流量不變情況下流速變化為0.013m/s或0.052m/s時，穩(wěn)壓器波動管內(nèi)熱紋振蕩強度將減小。
　　本研究利用數(shù)值模擬方法揭示了波動管內(nèi)熱紋振蕩的產(chǎn)生機理，給出了一種基于計算流體力學結(jié)果的熱紋振蕩強度的評估方法，對影響波