含空气蒸汽冷凝数值计算模型建立与模拟-论文.pdf

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1、第48卷第7期原子能科学技术Vo1．48，NO．72014年7月AtomicEnergyScienceandTechnologyJu1．2014含空气蒸汽冷凝数值计算模型建立与模拟宿吉强，孙中宁，张东洋。(1．哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室，黑龙江哈尔滨150001；2．中国船舶重工集团公司第703研究所，黑龙江哈尔滨150078)摘要：根据已有的传热传质关系式，通过CFD软件中自定义编程UDF的方法在控制方程中加载控制方程源项，建立了含空气蒸汽冷凝的数值计算模型。并运用此模型对

2、两种已完成实验的共1O组工况进行了数值计算。计算结果表明，本模型计算得到的结果可准确预测不同实验下的实验值，计算仿真得到的速度场和温度场较为细致地模拟了蒸汽冷凝过程中空气的分布状态。关键词：空气；蒸汽冷凝；数值模拟中图分类号：TL332文献标志码：A文章编号：1000—6931(2014)07—1188-06doi：10．7538／yzk．2014．48．07．1188ModelingandNumericalSimulationofSteamCondensationWithAirSUji—qian

3、g，SUNZhong—ning，ZHANGDong—yang。(1．FundamentalScienceonNuclearSafetyandSimulationTechnologyLaboratory，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China；2．No．703ResearchInstitute，ChinaShipbuildingIndustryCorporation，Harbin150078，China)Abstract：Accordingtoe

4、xistingcorrelationbetweenheatandmasstransfer，theconden—sationprocessofsteamwithairwassuccessfullymodeledbyapplyingauserdefinedfunction(UDF)addedtothecommercialcomputationalfluiddynamics(CFD)package．Moreover，themodelwasusedintwokindsofexperiments，cover

5、ingatota1of10setsofexperimentalconditions．Calculatedprofilesoftemperature，airconcentration，andvelocitycomponentswerecomparedwithexperimentalresultsanddiscussed．Thesimu—lationresultsindicatethatthereisagoodagreementbetweentheexperimentalresultsandthemo

6、delpredictionresults．Thedistributionsofvelocityandtemperaturegotfromthesimulatjonsh0WametiCLl1011Ssimu1ationoftheairdistributjoninsteamcondensationprocess．Keywords：air；steamcondensation；numericalsimulation新一代核反应堆系统广泛采用非能动安全安全壳内的不凝性气体(主要为空气)的运动与壳冷却系统以保

7、持安全壳的完整性。对于基于分布对冷凝器的影响至关重要。在蒸汽冷凝过双层混凝土安全壳的非能动安全壳冷却系统，位程中，大量空气的存在会导致传热的严重恶化，于安全壳内的冷凝器是其最关键的设备之一，而所以必须对含空气的蒸汽冷凝开展研究Ⅲ。收稿日期：2013—12—17；修回日期：2014—03—03作者简介：宿吉强(1987)，男，山东烟台人，博士研究生，从事反应堆热工水力研究第7期宿吉强等：含空气蒸汽冷凝数值计算模型建立与模拟1189目前对于含不凝性气体蒸汽冷凝的研究主和。主流气体速度为“，温度为丁，空

8、气质量分要有实验研究和理论分析两大类。实验研究得数为W，液膜层厚度为，空气积聚层厚度为到的经验关联式具有较高的实用价值口]，但经，考虑浮生力，引入重力加速度g。验关联式的适用条件苛刻，而具有广泛适用性的经典方法和理论尚有待形成。对于工程应用，通过数值模拟的方法获得评估数据是一种经济且快速的途径，同时数值模拟也可获得实验中较难得到的流场特性及动态特性的预测结果。含不凝性气体蒸汽冷凝的数值模拟研究，主要利用CFD软件和计算机语言编程相结合的方上进口下进口式实现。目前主要的数值模拟方法有