磁力提升式控制棒驱动机构对控制棒组件的驱动及控制主要是通过线圈组件来实现。当控制棒驱动机构(CRDM)在执行上提、下插或保持功能时,线圈组件中至少有一组线圈通电,通电线圈的电阻效应以热量形式释放,并可能导致线圈温度升高。因此为了确保控制棒驱动机构的运行可靠性,对线圈组件中导线的最高工作温度有着严格的限制。本文以某压水堆核电厂CRDM群的布置方式为基础,采用CFD数值模拟方法,计算分析了 CRDM群及其周围区域的流场及温度场,研究CRDM采用空气自然对流冷却方式的可行性。并探讨了不同因素对CRDM采用自然循环冷却方式时温度场的影响,如安全壳内环境温度、CRDM上风罩长度、驱动杆行程套管长度等。本文首先利用Pro/E软件建立压力容器顶部CRDM群与周围空气流域的三维几何模型,利用ICEM软件对计算区域进行网格剖分,最后使用CFD软件对CRDM群进行流场分析。计算中首先通过三维全场模拟,确定不同工况条件下CRDM线圈最高温度位置,并获得CRDM与外部空气自然对流的换热系数;然后通过对单根CRDM建立精细的二维几何模型,实现对CRDM内部温度场的精确模拟;最后通过观察线圈最高温度来评定自然循环冷却方式的可行性。计算结果表明,当CRDM群处于运行状态且安全壳内环境温度不超过70℃时,线圈最高温度不超过320℃,低于线圈最高温度限制值350℃,因此本文可以判定,对该CRDM群分布与设计而言,仅依靠空气的自然对流就能有效地对线圈进行冷却。此外,本文还进一步探究CRDM上风罩长度、驱动杆行程套管长度、线圈与磁轭壳体之间的空气间隙等对空气自然对流冷却效果的影响,并对CRDM的结构设计给出了适当的建议。