ACP100集成式堆頂結構可壓縮氣體對流傳熱數值模擬

何培峰　許　斌　羅　英　余　豪　馬梓淇　孫善文　周進雄

1（中國核動力研究設計院　核反應堆系統設計技術重點實驗室　成都　610200）2（西安交通大學　航天航空學院　機械結構強度與振動國家重點實驗室　西安　710049）

ACP100集成式堆頂結構可壓縮氣體對流傳熱數值模擬

何培峰1許斌1羅英1余豪2馬梓淇2孫善文2周進雄2

1（中國核動力研究設計院核反應堆系統設計技術重點實驗室成都610200）2（西安交通大學航天航空學院機械結構強度與振動國家重點實驗室西安710049）

反應堆集成式堆頂結構的功能之一是通過冷卻氣體的對流傳熱為控制棒驅動機構提供冷卻。針對ACP100反應堆集成式堆頂結構建立完整的模型并劃分流場網格，基于ANSYS/CFX軟件分別對可壓縮氣體和不可壓縮氣體進行計算，并嚴格對比分析了其結果，重點研究氣體可壓縮性對對流傳熱計算結果的影響。計算結果表明，氣體可壓縮性對速度、溫度分布和壓降有較大影響，忽略氣體可壓縮性所預測的控制棒驅動機構表面最高溫度偏低，控制棒驅動機構間隙氣體最大流速和壓降也偏低。

可壓縮氣體，集成式堆頂結構，計算流體動力學，對流傳熱

隨著數值仿真計算技術的進步，計算流體動力學（Computational fluid dynamic, CFD）方法已經被廣泛應用于各種流場問題的數值仿真計算［1?3］，反應堆的流場分析問題就是其中之一。Martinez等［4］基于STAR-CD對反應堆一回路熱工水力進行了數值模擬。Kao等［5］對反應堆壓力容器上腔室流場進行了分析。Baliga等［6］討論了集成式堆頂結構在商用壓水反應堆結構上的應用，論述了堆頂結構內部控制棒驅動機構（Control rod drive mechanism, CRDM）冷卻系統的設計和基本參數。……