【技术实现步骤摘要】
基于三维瞬态传热机理的核电站稳压器电加热元件布置方法
本专利技术涉及的是一种核电站智能控制领域的技术，具体是一种基于三维瞬态传热机理的核电站稳压器电加热元件布置方法。
技术介绍
稳压器是压水堆核电站压力安全系统的主要设备，而电加热器是稳压器设备的核心元件，在运行过程中，由于电加热元件直接浸泡在水中，热量直接进行交换，将承受超高水压、瞬时的极端温差变化、放射剂量高、长期稳定运行等苛刻考验。电加热器一旦发生故障，将影响电厂维持和控制反应堆冷却剂系统运行压力的能力，甚至导致一回路超压停堆。目前三代核电站压水堆稳压器的电加热元件还没有成熟的运行业绩，以典型的三代核电机组AP1000为例，通过对比二代加热器的技术参数，发现AP1000电加热器的功率偏差是二代加热器的5倍左右，其实际功率负荷更加难以控制，这样的偏差会加强运行时电加热器包壳的冷热交变应力，使电加热器包壳更容易膨胀破裂，从而导致套管发生机械变形，加大下封头产生破口导致反应堆冷却剂泄露的概率，而且近几年国内外核电站陆续发生的电加热器失效案例，已经引起越来越多的学者关注。因此，...
【技术保护点】
1.一种基于三维瞬态传热机理的核电站稳压器电加热元件布置方法，其特征在于，首先对稳压器进行合理的三维建模并进行网格划分，然后基于CFD方法，使用RKE模型结合VOF多相流传热模型对正波动时稳压器内冷热流体的混合现象进行数值模拟，最后对数值模拟的结果进行时均无量纲和均方根无量纲处理用来表征混合过程中速度和温度的平均值及波动情况，通过分析速度、温度的波动强度得到稳压器下封头内电加热元件合理布置的精确范围；/n所述的三维建模是指：建立简化的核电站稳压器空腔三维全尺寸几何模型，从源头分析稳压器内冷热流体混合波动的情况，忽略稳压器内的电加热器棒及其支撑板、导流板、筛网、波动管与稳压器...
【技术特征摘要】
1.一种基于三维瞬态传热机理的核电站稳压器电加热元件布置方法，其特征在于，首先对稳压器进行合理的三维建模并进行网格划分，然后基于CFD方法，使用RKE模型结合VOF多相流传热模型对正波动时稳压器内冷热流体的混合现象进行数值模拟，最后对数值模拟的结果进行时均无量纲和均方根无量纲处理用来表征混合过程中速度和温度的平均值及波动情况，通过分析速度、温度的波动强度得到稳压器下封头内电加热元件合理布置的精确范围；
所述的三维建模是指：建立简化的核电站稳压器空腔三维全尺寸几何模型，从源头分析稳压器内冷热流体混合波动的情况，忽略稳压器内的电加热器棒及其支撑板、导流板、筛网、波动管与稳压器的接管等结构，将稳压器下封头处理为空腔，稳压器内汽液两相交界面的瞬变流动采用基于VOF多相流模型的RANS方程描述，耦合RKE湍流模型使得整个求解系统封闭，模型以稳压器筒体中部截面的圆心为坐标原点建立坐标系，波动管流体方向为y正方向。
2.根据权利要求1所述的核电站稳压器电加热元件布置方法，其特征是，所述的三维建模采取全六面体结构化、分块的网格划分方式。
3.根据权利要求1所述的核电站稳压器电加热元件布置方法，其特征是，所述的稳压器内冷热流体的混合现象中，冷热流体的密度通过温度的多项式函数来估算浮力项的影响，具体为：ρ＝737.9063+1.81776T-0.00322T2，其中：ρ为水体密度，T为水体温度，水蒸汽可压缩性采用理想气体定律描述。
4.根据权利要求1所述的核电站稳压器电加热元件布置方法，其特征是，所述的三维建模为减小计算时间并简化模型，考虑热对流及热传导的同时忽略流体与管壁以及管壁内部方向的热传导效应，其中：考虑热对流及热传导的能量方程为：其中：下标k为气体或液体，下标i为非k相，αk，ρk，Hk分别为每相的体积分数，密度，速度，焓值，为从k相到i相的质量传递，右边的第一项为压强引起的焓变，第二项是分子热通量和湍流热通量的组合，第三项为扩散质量通量引起的焓...
【专利技术属性】
技术研发人员：张继国，陈勇，郝达荣，殷智峰，宋长远，陈大玮，唐旭，张煜坤，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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