【摘 要】
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事故工况下,非能动余热排出热交换器可及时导出堆芯衰变余热,保证堆芯的长期有效冷却。为提升核电站长期非能动冷却的能力,本文应用计算流体力学软件ANSYS Fluent对单相自然对流工况下的热交换器进行数值模拟。主要研究内容如下:（1）针对实验中的热交换器进行数值计算,分析内置换料水箱中流场与温度场的变化规律,并与实验结果进行对比。（2）对热交换器进行优化设计,分别对换热管形状、换热管位置以及水箱中冷
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事故工况下,非能动余热排出热交换器可及时导出堆芯衰变余热,保证堆芯的长期有效冷却。为提升核电站长期非能动冷却的能力,本文应用计算流体力学软件ANSYS Fluent对单相自然对流工况下的热交换器进行数值模拟。主要研究内容如下:（1）针对实验中的热交换器进行数值计算,分析内置换料水箱中流场与温度场的变化规律,并与实验结果进行对比。（2）对热交换器进行优化设计,分别对换热管形状、换热管位置以及水箱中冷却剂初始温度等因素进行敏感性分析,探索其对热交换器换热性能的影响。（3）探索自然循环回路中换热管结构和加热器功率对回路流动不稳定性的影响以及这种回路的振荡对热交换器换热性能的影响。计算结果表明,数值模拟的结果可以很好地反映实验中水箱内的热分层现象以及自然循环规律。敏感性分析表明:（a）螺旋管的换热性能优于C形管优于直管;（b）螺旋管的螺旋半径越小,螺旋节距越大,热交换器的换热性能越好;（c）换热管束的位置越靠近水箱底部,热交换器的换热性能越好;（d）降低水箱初始温度可有效提升热交换器的换热性能,结合能动与非能动的概念,还可进一步提升核电站长期非能动冷却能力。在回路中,当热交换器的换热管为C形管或结构更为复杂的螺旋管时,对回路振荡的影响几乎一致,但后者仍然可以增强其换热性能;加热器的功率越大,回路压差和速度振荡的振幅和频率都会增大,且会逐渐形成周期性的振荡形式,同时也会改善热交换器的换热性能。
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