CFD在核电工程中的应用.ppt

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1、计算流体力学在核电安全设计中的应用,核事故的严重性,由于反应堆融化造成的核事故。,Three Mile Island,USA,1979,Chernobyl,SU,1986,Fukushima,Japan,2011,如何确保在突发情况下核反应堆的可靠性？,3,核能安全研究的重要性,能源需求及环境压力大力发展核电,目前我国是全球核电在建规模最大的国家,最近，日本福岛核泄漏事故已在全球造成恐慌,核电安全已成为国家安全和社会稳定的重要组成部分,先进反应堆的安全系统,主要的问题是保证热流密度必须小于临界热通量CHF，以防核泄漏,CHF,日本福岛核电站用的是强制冷却安全系统-第二代,先进反应堆用的是非能动

2、安全系统-第三代或第三代+,堆芯融化严重事故安全系统 主要机理是自然循环沸腾传热,非能动核电安全系统,Example:AP1000 passive core cooling system,第三代核电技术,核岛及堆内流动的数值模拟与仿真,Simulation of spray experiments performed in TOSQAN facility,Facility located at IRSN Saclay Volume:7 m3,height:4.8 m Wall temperature controlled Test 101:depressurization test,Conta

3、inment Atmosphere Mixing(CAM),堆芯融化事故模拟,反应堆系统模拟,反应堆堆芯模拟,反应堆燃料棒温度场模拟,核电蒸汽发生器数值模拟,核反应堆安全系统模拟,核电站厂址建筑群大气环境模拟,核电厂址海湾流动模拟,核电站相关设备的数值模拟与仿真,核电站相关热力设备的流动优化,核电站冷却塔模拟,气泡多相流机理的实验研究,1 X.Y.Duan,S.C.P.Cheung,G.H.Yeoh,J.Y.Tu,E.Krepper and D.Lucas,Gas-Liquid Flows in Medium and Large Vertical Pipes,Chemical Engineer

4、ing Science,Vol.66,pp.872-883(2011).,2 F.S.Qi,G.H.Yeoh,S.C.P.Cheung,J.Y.Tu,E.Krepper and D.Lucas,Classification of bubbles in vertical gas-liquid flow:Part 1 Experimental Data Analysis,International Journal of Multiphase Flows,Vol.39,pp.121-134(2012).,仿真模拟平台计算流体力学,气泡动力学的基础理论研究,气泡剪切机理,气泡合成机理,气泡破碎机理,近

5、期发表的代表性研究论文,Classification of bubbles in vertical gas-liquid flow:Part 2-A model evaluation,International Journal of Multiphase Flows,Vol.39,pp.135-147(2012).Gas-Liquid Flows in Medium and Large Vertical Pipes,Chemical Engineering Science,Vol.66,pp:872-883(2011)Fundamental Consideration of Wall Heat

6、 Partition of Vertical Subcooled Boiling Flows,International Journal of Heat and Mass Transfer,Vol.51,pp.3840-3853(2008).Population balance modeling of bubbly flows considering the hydrodynamics and thermomechanical processes,AIChE Journal,54,1689-1710(2008).Bubble Departure Frequency in Forced Conv

7、ective Subcooled Boiling Flow,International Journal of Heat and Mass Transfer,Vol.51,pp.6268-6282(2008).On the Numerical Study of Isothermal Vertical Bubbly Flow using Two Population Balance Approaches,Chemical Engineering Science,Vol.62 4659 4674(2007).On the modelling of population balance in isot

8、hermal vertical bubbly flows average bubble number density approach,Chemical Engineering and Processing,Vol.46,pp.742-756(2007).,多相流计算和过冷沸腾研究专著和期刊,承担的国家自然科学基金项目,“纳米流体在先进反应堆安全系统中的基础理论研究”,纳米流体：临界热通量CHF提高200%纳米流体有望成为先进反应堆安全系统理想的冷却介质 纳米流体沸腾的机理非常复杂，具有很多特殊现象 急需深入研究：传热机理+核电安全应用,传热机理研究纳米颗粒沉积改善表面润湿度,沸腾前,沸腾后,纯水沸腾,纳米流体沸腾,国内外研究进展纳米流体核电安全应用,MIT设计的纳米流体熔融堆芯冷却系统,清华现有的IVR试验系统经简单改造后即可进行相关研究,纳米流体在堆芯融化严重事故中的应用,Storage tanks of nanoparticles,Exp.rig in Tsinghua,Possible application,27,核污染物的扩散及致病机理的预测,研究基础：国家973计划项目和国家自然科学基金项目,