压水堆核电站蒸汽发生器二次侧两相流流场特性模拟

压水堆核电站蒸汽发生器中二次侧流体流过传热管束会使管束发生振动,可能造成管束损坏,引发事故.蒸汽发生器尺寸较大,内部结构复杂,难以进行全尺寸实验,数值模拟方法是研究蒸汽发生器热工水力特性的常用方法.现有研究以设计工况下的热工水力参数为主,而对于不同冷热端给水比条件、或存在防振条偏移时传热管上流体力的分布规律考虑不足.为分析流场状态与流体力分布规律,使用FLUENT软件及多孔介质模型研究蒸汽发生器二次侧流场特性,通过分布式阻力表征流域内管束、支撑板、防振条等组件的影响,将一次侧对二次侧热交换能量以边界条件形式加入到模型中,基于零方程湍流模型,并结合两相漂移流模型计算得到了流场的温度、空泡率、速度、横流动能的分布规律,同时研究了冷热端给水比与防振条偏移对流体力分布的影响.结果表明:在设计工况下,轴向高度3 m时二次侧流体均升温至沸点并保持稳定,空泡率随换热过程的进行而逐渐增加,在二次侧出口处平均值为90%;流体速度与空泡率、流动方向及流场结构有关,热端平均流速呈现在直管段增加、弯管段降低的趋势,在8.8 m高度达到最大值5.36 m/s,而冷端流速在轴向高度2.2 m前略有降低,随后与热端趋势相同,8.8 m高度处为最大值3.56 m/s;流体对管束的作用在二次侧入口区域与弯管区域较明显,而在直管段几乎没有影响;冷热端给水比例的变化仅对入口处流体动能分布影响较大;防振条偏移会对局部流体力分布造成影响,两组防振条之间流速和动能将平滑变化.