發(fā)布時間：2020-12-30 18:04

　　核能作為重要的清潔能源,在霧霾嚴重的今天,具有巨大的優(yōu)勢和利益。核能安全在核能發(fā)展過程中一直是重中之重,因此對于反應堆安全的分析也是重點關(guān)注的研究項目。反應堆嚴重事故屬于超設(shè)計基準事故,堆芯的損壞是步入嚴重事故的重要節(jié)點。秉承著探究堆芯燃料棒在反應堆嚴重事故中熔化過程的目的,本文進行了石蠟熔化的數(shù)值模擬研究。本文中數(shù)值計算對象采用石蠟作為工質(zhì),采用的方法是屬于固定網(wǎng)格的焓-多孔介質(zhì)法。該方法全場求解統(tǒng)一方程,有效避免了顯示界面跟蹤手段的缺點,無需在計算中重新繪制網(wǎng)格。利用內(nèi)嵌于ANSYS FLUENT中的melting/solidification模型對環(huán)腔內(nèi)中心加熱條件下石蠟的熔化過程進行了的詳細的數(shù)值模擬。計算時將圓柱計算域簡化為中心對稱的二維計算域,網(wǎng)格采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。通過網(wǎng)格獨立性檢驗,確定采用15500數(shù)量網(wǎng)格。計算域的中心軸采用中心對稱邊界,上部邊界為絕熱,外圍邊界與底部邊界為恒溫條件,初始溫度為50℃,低于石蠟的熔點,保證初始是全場為固體。在數(shù)值模擬過程中發(fā)現(xiàn)厚度為0.5cm的容器的熱阻對于熔化過程熱量傳遞影響很大,不容忽視；同時,考慮加熱棒處的材料升溫過程,采用體熱流密... 

【文章來源】：中國科學技術(shù)大學安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究成果及現(xiàn)狀
        1.2.1 關(guān)于反應堆熔化的實驗
        1.2.2 關(guān)于反應堆熔化的模擬
        1.2.3 相變蓄熱材料相變的研究
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第二章 熔化相變數(shù)值模型研究
    2.1 熔化相變模擬方法
        2.1.1 格子玻爾茲曼方法
        2.1.2 標記網(wǎng)格法
        2.1.3 動網(wǎng)格法
        2.1.4 擴展有限元法
    2.2 本文采用方法
        2.2.1 焓-多孔介質(zhì)法模型
        2.2.2 焓-多孔介質(zhì)法求解
    2.3 焓-多孔介質(zhì)法的可靠性驗證
        2.3.1 實驗介紹
        2.3.2 結(jié)果對比
    2.4 本章小結(jié)
第三章 實驗系統(tǒng)與實驗結(jié)果
    3.1 實驗熔化相變材料
        3.1.1 石蠟DSC測試
        3.1.2 密度及其余物性
    3.2 實驗系統(tǒng)
    3.3 實驗對象溫度測點布置
    3.4 實驗結(jié)果分析
        3.4.1 溫度的變化規(guī)律
        3.4.2 不同功率的影響
    3.5 本章小結(jié)
第四章 熔化過程數(shù)值模擬
    4.1 計算對象
        4.1.1 網(wǎng)格建立
        4.1.2 初始條件和邊界
        4.1.3 網(wǎng)格獨立性檢驗
    4.2 數(shù)值模擬的敏感性討論
        4.2.1 壁面的影響
        4.2.2 熱流設(shè)置的影響
        4.2.3 模型中糊狀區(qū)C值的影響
        4.2.4 數(shù)值模擬方法總結(jié)及結(jié)果
    4.3 豎直圓柱內(nèi)熔化相變數(shù)值模擬
        4.3.1 功率的影響
        4.3.2 導熱系數(shù)的影響
        4.3.3 水浴溫度的影響
    4.4 考慮石蠟體積變化過程的模擬方法
        4.4.1 VOF模型介紹
        4.4.2 計算域及邊界
        4.4.3 結(jié)果對比
    4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 本文結(jié)論
    5.2 未來展望
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學術(shù)論文取得的其他研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]石蠟相變復合材料的研究[J]. 姜傳飛,蔣小曙,李書進,陸雷.  化學工程與裝備. 2010(08)
[2]石蠟熔化蓄熱的實驗研究[J]. 謝望平,朱冬生,汪南,劇霏.  廣東化工. 2008(01)
[3]石蠟熱膨脹性能試驗裝置的研究[J]. 陳兵芽,劉瑩,胡敏,李小兵,劉智勇.  制造技術(shù)與機床. 2008(01)
[4]SCDAP/RELAP5與MELCOR程序?qū)Χ研緭p傷過程預測的比較[J]. 付霄華.  核動力工程. 2003(05)

博士論文
[1]管外與球體內(nèi)相變蓄熱問題的數(shù)值模擬與實驗研究[D]. 李偉.天津大學 2010

碩士論文
[1]螺旋管式相變蓄熱過程的數(shù)值模擬和實驗研究[D]. 李慧.天津大學 2012
[2]石蠟圓管外相變蓄熱與釋熱規(guī)律的研究[D]. 郭英利.天津大學 2008



本文編號：2948067