蒸汽发生器一次侧流阻数值模拟研究

本文格式为Word版，下载可任意编辑——蒸汽发生器一次侧流阻数值模拟研究

说明。

蒸汽发生器一次侧进口片面总压力分布和速度矢量图如图3和图4所示。由图3的进口总压力分布可以看出下封头的进口接纳至传热管的压降较大，说明进口片面阻力较大。

蒸汽发生器一次侧出口片面总压力分布如图5所示。由图5可以看出传热管至下封头的出口接纳的压降不是很大，说明出口片面阻力很小。

2.5.2传热管滚动特性

由于传热管束长短不一，由于条件所限，无法对传热管全部举行模拟，本文根据传热管内平均流速给定入口流速。分别对最短的和最长的传热管举行了数值模拟，并将二者的模拟结果取平均值作为传热管的压降。

3结果分析

3.1阻力分布

采用阅历公式法和CFD方法计算得出的蒸汽发生器一次侧各片面阻力占总流阻的百分譬如图6和图7所示。从图中可知，蒸汽发生器一次侧阻力主要是传热管的沿程阻力，约占蒸汽发生器一次侧阻力的65%（CFD方法）和51.1%（阅历公式法），这是由于传热管长度较长，导致沿程阻力较大；其次是进口片面的阻力，占一次侧阻力的31%（CFD方法）和37.3%（阅历公式法）；出口片面的阻力相对较低，仅占一次侧阻力的4%（CFD方法）和9%（阅历公式法）。

蒸汽发生器一次侧进口阻力大于蒸汽发生器一次侧出口阻力，这是由于蒸汽发生器一次侧进口流速较大，且突扩布局的局部阻力系数相比突缩布局的局部阻力系数大。

3.2两种方法阻力计算结果的对比及分析

CFD方法和阅历公式法计算的蒸汽发生器一次侧各片面压降比较如图8所示，其中ΔP1为CFD方法计算压降平均值，ΔP2为阅历公式法计算的压降。由图可知，采用CFD方法计算的传热管压降和采用阅历公式计算的传热管压降计算结果分外接近，差值约为4%。说明本文在传热管流阻数值模拟时，采用的方法是稳当的。

对于蒸汽发生器进口片面及出口片面的压降，采用CFD方法的计算结果和采用阅历公式法的计算结果相差较大。采用CFD方法计算的进口片面压降为阅历公式法计算结果的61%，采用CFD方法计算的出口片面压降为阅历公式法计算结果的29%，其理由分析如下：

1）阅历公式法中，计算进口片面和出口片面的阻力系数时，采用的是突扩和突缩布局的阻力系数计算公式，该计算公式是基于狭窄管道截面上流体速度平匀分布和湍流的处境下得出的，该局部阻力系数取决于窄面积与宽面积的比值。蒸汽发生器的进、出口均位于球封头上，因此并不属于典型的突扩、突缩布局。典型的突扩和突缩布局在滚动面积变化处均形成猛烈漩涡，正是这种漩涡存在导致能量耗散从而产生压降。从蒸汽发生器进口和出口片面流场可知，在进口和出口处未存在猛烈旋涡。

2）对于蒸汽发生器出口片面，由于存在两个出口，在阅历公式计算中，采用的是等效截面积方法按突缩布局计算局部阻力系数。这种处理方法导致使用阅历公式计算的出口片面压降计算结果与CFD方法计算结果存在较大区别。

总体来说，采用阅历公式计算蒸汽发生器进、出口片面阻力是一种偏保守的方法。对于蒸汽发生器进、出口这种特定布局的局部阻力系数，目前无特定的阅历公式可用，因此，可在突扩和突缩布局阻力系数计算公式的根基上举行必要的修正，以适应蒸汽发生器进口和出口的特定布局。

4结论

1）分别采用阅历公式法和CFD方法对蒸汽发生器一次侧阻力举行计算，其中传热管沿程阻力占一次侧阻力的主要片面。

2）采用CFD方法计算阻力时，采用不同湍流模型对计算结果影响较小。

3）CFD方法模拟传热管压降与阅历公式法计算结果吻合良好。

4）采用阅历公式方法计算进出口阻力与CFD方法计算结果区别较大，在使用阅历公式计算蒸汽发生器进出口阻力时，应举行必要修正，修正系数确实定可根据CFD模拟结果并结合实测结果确定。

[1]丁训慎.立式蒸汽发生器一次侧水阻力计算[J].核电工程与技术，2022，6（2）：16-21.

[2]张勇，宋晓明，黄伟.低流量下蒸汽发生器一次侧流量调配研究[J].核动力工程，2022，30（5）：56-64.

[3]华绍曾，杨学宁，李世铎.实用流体阻力手册[M].国防工业出版社，1985.