壓力容器外部冷卻（ERVC）作為一項先進壓水堆嚴重事故緩解措施，以其結構簡單、良好的經濟性和非能動安全等優(yōu)點得到了廣泛的研究和應用。ERVC流道內的兩相局部分布和冷卻水池的熱分層現(xiàn)象通過影響自然循環(huán)流動會間接影響到外部冷卻能力；而現(xiàn)有的針對ERVC兩相局部分布和熱分層現(xiàn)象等方面的基礎研究實驗和數(shù)值研究非常罕見，尚無研究者能夠確定這兩個現(xiàn)象對外部冷卻能力的影響程度。本文主要針對先進壓水堆外部冷卻流道內局部空泡份額和冷卻水池內的局部溫度場分布進行實驗測量，分析和總結局部空泡份額及熱分層的分布特征和發(fā)展規(guī)律，為ERVC流動傳熱現(xiàn)象和機理研究提供詳細的實驗數(shù)據(jù)；同時采用FLUENT程序對下封頭外部流道內的兩相流分布及水箱熱分層現(xiàn)象進行模擬計算，對相關模型的適用性進行評價，為程序計算模型的優(yōu)化提供改進建議。在ERVC流道內的兩相局部分布研究中，采用自制的電導探針測量了不同液相/氣相流量下ERVC上升通道內局部空泡份額的分布；實驗發(fā)現(xiàn)，流道截面局部空泡份額分布特征主要受測點位置和流動條件影響；采用統(tǒng)計學中的峰度系數(shù)和偏度系數(shù)對局部空泡率的分布進行定量分析：下封頭底部的局部空泡份額分布為壁面峰值分布... 

【文章來源】：上海交通大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

【文章目錄】：
上海交通大學博士學位論文答辯決議書
摘要
ABSTRACT
主要符號說明
第一章 緒論
    1.1 選題背景
        1.1.1 先進壓水堆嚴重事故緩解措施-IVR
        1.1.2 壓力容器外部冷卻
    1.2 壓力容器外部冷卻實驗及數(shù)值分析研究概述
    1.3 兩相局部分布及熱分層現(xiàn)象實驗及數(shù)值研究總結
        1.3.1 兩相局部分布的實驗測量及數(shù)值模擬研究概述
        1.3.2 熱分層實驗及數(shù)值模擬研究概述
    1.4 本文主要工作
第二章 實驗裝置及實驗過程方法
    2.1 REPEC 實驗裝置及系統(tǒng)簡介
        2.1.1 REPEC 實驗回路系統(tǒng)
        2.1.2 REPEC 實驗回路測量系統(tǒng)
        2.1.3 REPEC 實驗回路數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)
    2.2 ERVC 熱分層測量實驗裝置及方法
        2.2.1 熱分層實驗對象-上水箱
        2.2.2 熱分層實驗測量裝置
        2.2.3 熱分層實驗方案與操作方法
    2.3 ERVC 兩相流參數(shù)局部分布實驗測量裝置及方法
        2.3.1 ERVC 兩相流參數(shù)局部分布實驗裝置及測點布置
        2.3.2 兩相流參數(shù)局部分布測量裝置
        2.3.3 ERVC 兩相流局部空泡份額測量實驗方案及過程方法
    2.4 電導探針測量系統(tǒng)的標定
        2.4.1 電導探針測量誤差來源及影響因素
        2.4.2 電導探針標定實驗裝置
        2.4.3 電導探針系統(tǒng)標定結果
    2.5 本章小結
第三章 ERVC 兩相流參數(shù)局部分布測量實驗結果與分析
    3.1 局部空泡份額分布實驗結果及影響因素分析
        3.1.1 局部空泡份額的空間分布
        3.1.2 氣相流量對局部空泡份額分布的影響
        3.1.3 液相流量對局部空泡份額分布的影響
    3.2 局部空泡份額分布特點的定量分析
        3.2.1 局部空泡份額分布定量描述方法
        3.2.2 局部空泡份額分布類型
        3.2.3 ERVC 流道內局部空泡份額分布特性規(guī)律
    3.3 本章小結
第四章 下封頭外部兩相流分布的數(shù)值模擬與結果分析
    4.1 ERVC兩相流動計算對象及建模
    4.2 ERVC 兩相流計算方法和模型
        4.2.1 兩相流混合模型
        4.2.2 兩相流歐拉模型
    4.3 計算工況和邊界條件
    4.4 兩相流數(shù)值計算結果與分析
        4.4.1 氣泡直徑對計算結果的影響
        4.4.2 壁面函數(shù)對計算結果的影響
        4.4.3 混合模型計算結果與分析
        4.4.4 歐拉模型計算結果及相間作用力的影響分析
        4.4.5 基于 FLUENT 計算的下封頭外部兩相流分布特征分析
    4.5 本章小結
第五章 ERVC 冷卻水池熱分層模擬實驗結果與分析
    5.1 冷卻水箱內熱分層現(xiàn)象分布特點及變化規(guī)律分析
        5.1.1 熱分層空間分布特點
        5.1.2 水箱內溫度場分布隨時間的變化規(guī)律
    5.2 ERVC 冷卻水池熱分層現(xiàn)象主要影響因素分析
        5.2.1 循環(huán)流量對熱分層的影響
        5.2.2 初始溫度對熱分層的影響
        5.2.3 導熱項及熱損失率對水箱熱分層的影響
        5.2.4 攪混對水箱內溫度場分布的影響
    5.3 熱分層現(xiàn)象無量綱參數(shù)分析和預測模型
        5.3.1 熱分層無量綱參數(shù)分析
        5.3.2 熱分層預測模型
    5.4 本章小結
第六章 ERVC 熱分層模擬實驗數(shù)值模擬與結果分析
    6.1 ERVC 熱分層計算對象及網格劃分
    6.2 邊界條件和計算工況
    6.3 熱分層數(shù)值計算的敏感性分析
        6.3.1 入口幾何結構的影響分析
        6.3.2 網格數(shù)量的影響分析
        6.3.3 時間步長的影響分析
        6.3.4 湍流模型的影響分析
    6.4 熱分層數(shù)值計算結果與分析
    6.5 本章小結
第七章 結論與展望
    7.1 本文主要結論
    7.2 論文創(chuàng)新點
    7.3 未來工作展望
參考文獻
致謝
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文



本文編號：3044209