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低流量单相工况下倒U型管蒸汽发生器内倒流现象的数值模拟研究

张锐 吴奇 马在勇 楚涛 张卢腾 唐瑜 孙皖 潘良明

张锐, 吴奇, 马在勇, 楚涛, 张卢腾, 唐瑜, 孙皖, 潘良明. 低流量单相工况下倒U型管蒸汽发生器内倒流现象的数值模拟研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(S2): 33-39. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.S2.0033
引用本文: 张锐, 吴奇, 马在勇, 楚涛, 张卢腾, 唐瑜, 孙皖, 潘良明. 低流量单相工况下倒U型管蒸汽发生器内倒流现象的数值模拟研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(S2): 33-39. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.S2.0033
Zhang Rui, Wu Qi, Ma Zaiyong, Chu Tao, Zhang Luteng, Tang Yu, Sun Wan, Pan Liangming. Numerical Simulation of Reverse Flow in Inverted U-tube Steam Generator under Low Flow Single-phase Condition[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(S2): 33-39. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.S2.0033
Citation: Zhang Rui, Wu Qi, Ma Zaiyong, Chu Tao, Zhang Luteng, Tang Yu, Sun Wan, Pan Liangming. Numerical Simulation of Reverse Flow in Inverted U-tube Steam Generator under Low Flow Single-phase Condition[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(S2): 33-39. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.S2.0033

低流量单相工况下倒U型管蒸汽发生器内倒流现象的数值模拟研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.S2.0033
基金项目: 国防科技工业核动力技术创新中心项目(HDLCXZX-2021-ZH-036);重庆市研究生科研创新项目(CYS21019)
详细信息
    作者简介:

    张 锐(1996—),男,硕士研究生,主要从事子通道间传热与流动方面的研究,E-mail: RuiZhang@cqu.edu.cn

  • 中图分类号: TL334

Numerical Simulation of Reverse Flow in Inverted U-tube Steam Generator under Low Flow Single-phase Condition

  • 摘要: 针对倒U型管蒸汽发生器(UTSG)中的单相倒流现象实验结果,采用三维计算流体力学(CFD)数值模拟的方法对实验段的一次侧和二次侧进行等比例建模,选取Realizable k-ε模型进行湍流计算,完成了网格独立性验证。将数值模拟结果与实验数据进行对比发现计算值与实验值吻合良好。同时对热工参数的影响进行研究,研究结果表明:临界流速随UTSG一次侧入口温度的升高以及二次侧温度的降低而增大;一次侧操作压力对临界流速的影响很小。

     

  • 图  1  实验本体示意图

    Figure  1.  Schematic Diagram of Test Body

    图  2  UTSG本体几何建模简图

    Figure  2.  Geometric Modeling Diagram of UTSG Body

    图  3  UTSG局部网格示意图

    Figure  3.  Schematic Diagram of Mesh in Local Part of UTSG

    图  4  沿程温度监测点示意图

    Figure  4.  Schematic Diagram of Locations of Temperature Monitoring along U-tube

    图  5  最外侧长U型管沿程温度分布

    Figure  5.  Temperature Distribution along the Outermost Long U-tube

    图  6  CFC工况最长管的压降-流速验证

    Figure  6.  Verification of Pressure Drop-Flow Rate of the Longest Tube under CFC condition

    图  7  热态条件最外侧长U型管出口温度验证

    Figure  7.  Verification of the Outlet Temperature of the Outermost Long U-tube under Hot Condition

    图  8  UTSG倒流临界流速与实验结果验证

    Figure  8.  Critical Velocity of UTSG Reverse Flow and Verification of Experimental Results

    图  9  UTSG临界流速随一次侧入口温度变化关系图

    Figure  9.  Relationship of UTSG Critical Velocity with Temperature Changes of Primary Side Inlet

    图  10  UTSG临界流速随二次侧温度变化关系图

    Figure  10.  Relationship of UTSG Critical Velocity with Temperature Changes of Secondary Side

    图  11  不同操作压力下进出口压降随一次侧入口流速变化图        

    Figure  11.  Change of Inlet and Outlet Pressure Drop with Primary Side Flow Rate under Different Operating Pressures

    表  1  验证结果对应的实验典型工况表

    Table  1.   Typical Test Conditions Corresponding to the Verification Results

    操作压
    力/MPa
    回路阻
    力系数(Kv
    一次侧入口
    温度T1/℃
    二次侧冷却
    剂流量/(t·h−1
    1766.8112037
    766.8115037
    766.8115017
    下载: 导出CSV

    表  2  CFD计算工况表

    Table  2.   Working Condition Table of CFD Calculation

    热工参数T1/K二次侧温度T2/K操作压力P0
    一次侧入口温度T1+20T2Po
    T1+40T2Po
    T1+60T2Po
    二次侧温度T1T2Po
    T1T2+20Po
    T1T2+40Po
    T1T2+60Po
    一次侧操作压力T1T2Po
    T1T25 Po
    T1T215 Po
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-07-22
  • 修回日期:  2022-10-20
  • 刊出日期:  2022-12-31

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