蒸汽發(fā)生器一次側流阻數值模擬研究

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說明。

蒸汽發(fā)生器一次側進口片面總壓力分布和速度矢量圖如圖3和圖4所示。由圖3的進口總壓力分布可以看出下封頭的進口接納至傳熱管的壓降較大，說明進口片面阻力較大。

蒸汽發(fā)生器一次側出口片面總壓力分布如圖5所示。由圖5可以看出傳熱管至下封頭的出口接納的壓降不是很大，說明出口片面阻力很小。

2.5.2傳熱管滾動特性

由于傳熱管束長短不一，由于條件所限，無法對傳熱管全部舉行模擬，本文根據傳熱管內平均流速給定入口流速。分別對最短的和最長的傳熱管舉行了數值模擬，并將二者的模擬結果取平均值作為傳熱管的壓降。

3結果分析

3.1阻力分布

采用閱歷公式法和CFD方法計算得出的蒸汽發(fā)生器一次側各片面阻力占總流阻的百分譬如圖6和圖7所示。從圖中可知，蒸汽發(fā)生器一次側阻力主要是傳熱管的沿程阻力，約占蒸汽發(fā)生器一次側阻力的65%（CFD方法）和51.1%（閱歷公式法），這是由于傳熱管長度較長，導致沿程阻力較大；其次是進口片面的阻力，占一次側阻力的31%（CFD方法）和37.3%（閱歷公式法）；出口片面的阻力相對較低，僅占一次側阻力的4%（CFD方法）和9%（閱歷公式法）。

蒸汽發(fā)生器一次側進口阻力大于蒸汽發(fā)生器一次側出口阻力，這是由于蒸汽發(fā)生器一次側進口流速較大，且突擴布局的局部阻力系數相比突縮布局的局部阻力系數大。

3.2兩種方法阻力計算結果的對比及分析

CFD方法和閱歷公式法計算的蒸汽發(fā)生器一次側各片面壓降比較如圖8所示，其中ΔP1為CFD方法計算壓降平均值，ΔP2為閱歷公式法計算的壓降。由圖可知，采用CFD方法計算的傳熱管壓降和采用閱歷公式計算的傳熱管壓降計算結果分外接近，差值約為4%。說明本文在傳熱管流阻數值模擬時，采用的方法是穩(wěn)當的。

對于蒸汽發(fā)生器進口片面及出口片面的壓降，采用CFD方法的計算結果和采用閱歷公式法的計算結果相差較大。采用CFD方法計算的進口片面壓降為閱歷公式法計算結果的61%，采用CFD方法計算的出口片面壓降為閱歷公式法計算結果的29%，其理由分析如下：

1）閱歷公式法中，計算進口片面和出口片面的阻力系數時，采用的是突擴和突縮布局的阻力系數計算公式，該計算公式是基于狹窄管道截面上流體速度平勻分布和湍流的處境下得出的，該局部阻力系數取決于窄面積與寬面積的比值。蒸汽發(fā)生器的進、出口均位于球封頭上，因此并不屬于典型的突擴、突縮布局。典型的突擴和突縮布局在滾動面積變化處均形成猛烈漩渦，正是這種漩渦存在導致能量耗散從而產生壓降。從蒸汽發(fā)生器進口和出口片面流場可知，在進口和出口處未存在猛烈旋渦。

2）對于蒸汽發(fā)生器出口片面，由于存在兩個出口，在閱歷公式計算中，采用的是等效截面積方法按突縮布局計算局部阻力系數。這種處理方法導致使用閱歷公式計算的出口片面壓降計算結果與CFD方法計算結果存在較大區(qū)別。

總體來說，采用閱歷公式計算蒸汽發(fā)生器進、出口片面阻力是一種偏保守的方法。對于蒸汽發(fā)生器進、出口這種特定布局的局部阻力系數，目前無特定的閱歷公式可用，因此，可在突擴和突縮布局阻力系數計算公式的根基上舉行必要的修正，以適應蒸汽發(fā)生器進口和出口的特定布局。

4結論

1）分別采用閱歷公式法和CFD方法對蒸汽發(fā)生器一次側阻力舉行計算，其中傳熱管沿程阻力占一次側阻力的主要片面。

2）采用CFD方法計算阻力時，采用不同湍流模型對計算結果影響較小。

3）CFD方法模擬傳熱管壓降與閱歷公式法計算結果吻合良好。

4）采用閱歷公式方法計算進出口阻力與CFD方法計算結果區(qū)別較大，在使用閱歷公式計算蒸汽發(fā)生器進出口阻力時，應舉行必要修正，修正系數確實定可根據CFD模擬結果并結合實測結果確定。

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