核电厂反应堆部件及构筑物的维流场数值模拟第届中国工程分析技术年会论文集何培峰，许斌，罗英，等基于的反应堆堆顶结构高质量计算流体力学网格生成应用力学学报，何培峰，刘昌文，罗英，等基于华龙号反应堆堆顶结构通风系统的数值模拟方法及试验验证核动力工程，于浩，张明，冯少东，等体化堆顶组的范围内。

图工况下的纵面速度分布图工况下的纵面速度分布图工况下的纵面速度分布结论本文通过对堆顶结构模型的建立，采用理论分析和数值模拟的方法，利用流体动力学分析软件，对堆顶控制棒驱动机构所围区域内的空气流场进行维模拟，得到以下结论建立了堆顶全尺寸模型，完成了堆顶结构有限元模型的建立于边界条件的设臵。

完成了自然对流工况下堆顶局部热点的分析，得自然对流基础上堆顶局部热点分析与设计优化流体力学论文化结构前直向上流通，因此，有效降低了顶板电缆桥和电托架的温度，使电缆经过位臵温度降低至限值以下。

同时，抗震板和抗震支撑板的封闭，降低了堆顶内的自然循环能力，各线圈温度均有所上升，上升幅度在同时，优化结构后，热空气只能通过出风口流出，围筒上侧空间内热空气发生积聚，使得抗震支撑板围筒上侧及电缆通道上侧温度升高，但电缆通道温度依然保持在温度限值以下。

图优化后工况温度场分响在运用进行模拟分析时，通过对线圈外侧添加虚拟导热厚度的方法，实现了该层壁面边界条件的设臵。

堆顶局部热点分析及设计优化堆顶局部热点分析本文对不同稳态运行工况下堆坑内及堆顶区域的自然对流流场进行了模拟。

分析了各稳态运行工况下各堆顶结构的温度分布情况。

主要计算工况如下工况全部控制棒驱动机构按照全功率发热进行计算，每台驱动机构按照发热功率计算。

自然对流基础因此工况中不论是各线圈的最高温度，还是堆顶各构件的最高温度，包括电缆桥顶板电缆托架抗震板抗震支撑板围筒以及电缆通道，均高于工况。

工况和工况中围筒温度分布趋势并不相同，由于工况中线圈功率高于工况，磁轭围筒的辐射传热量也高于工况，因此工况中围筒最高温度分布于围筒进风口周围，工况中围筒最高温度位于顶部与抗震支撑板接触位臵。

边界条件为准确求解问题，正确合理的设臵求解的边本文通过对堆顶结构模型的建立，采用理论分析和数值模拟的方法，利用流体动力学分析软件，对自然对流状态下的堆顶控制棒驱动机构所围区域内的空气流场进行维模拟，分析堆顶流场温度场的状态，重点分析影响驱动机构堆顶结构件运行性能和使用寿命的局部热点，为堆顶结构件的长寿命可靠运行提供理论基础。

模型建立有限元模型的建立全尺寸堆顶几何结构主要包括堆坑围筒和控制棒驱动机速度和流量分配情况。

张明等通过维流场的数值模拟分析，得到了冷却剂在堆内的流动状态。

在计算过程中，计算网格的质量决定了计算资源的占用计算速度以及计算的精度。

何培峰等通过软件对堆顶结构进行了高质量面体网格的划分，并分析了堆顶驱动机构在通风条件下的冷却性能。

于浩余志伟等人针对堆顶组件冷却系统进行流场分析，获得了冷却系统的流场分布，为冷却风量的设计计算提供了群采用空气自然循环冷却方式的可行性。

研究表明，依靠空气的自然对流，可以对进行有效冷却。

自然对流基础上堆顶局部热点分析与设计优化流体力学论文。

结构材料各种结构材料的物性参数如表所示。

表各种结构材料的物性参数空气物性如前文所述，在进行空气自然对流流场计算时，空气的密度大小是关键因素。

在对流场进行求解时，涉及到稳态和瞬态两种不同计算工况，对流场中流动的空气密的重要手段。

针对反应堆流场分析研究，常采用计算流体力学方法。

于浩等通过分析工具对反应堆内的流场分布进行数值模拟，给出反应堆燃料组件入口处流场的速度和流量分配情况。

张明等通过维流场的数值模拟分析，得到了冷却剂在堆内的流动状态。

在计算过程中，计算网格的质量决定了计算资源的占用计算速度以及计算的精度。

何培峰等通过软件对堆顶结构进行了高质量面体网堆顶几何结构主要包括堆坑围筒和控制棒驱动机构等部分，如图所示。

为提高计算速度，节省计算资源，同时保证计算结果的准确性，本文对驱动机构模型进行了简化处理是设臵密封壳内冷却剂平均温度为，行程套管冷却剂平均温度为是忽略耐压壳内部拆卸杆等结构。

如图所示。

磁力提升型控制棒驱动机构中的线圈组件是实现对控制棒组件状态控制的主要部件。

通过对驱动机构线圈通以不同时序电流，实现不同自然对流基础上堆顶局部热点分析与设计优化流体力学论文础。

但堆顶的通风冷却方式，方面能耗较大，另方面无法保证绝对的安全可靠，因此基于堆顶结构的自然对流循环冷却方式被提出。

邹鹏等通过分析方法，研究了当采用空气自然循环冷却方式时，群及各线圈的温度分布，探索对群采用空气自然循环冷却方式的可行性。

研究表明，依靠空气的自然对流，可以对进行有效冷却。

自然对流基础上堆顶局部热点分析与设计优化流体力学论文热和热辐射。

核反应堆运行经验和有关研究表明，运行温度对控制棒驱动机构寿命及工作性能有着重要的影响。

在反应堆的设计分析和设备开发过程中，利用先进的分析技术，既是核电设备国产化的任务和方向，也是技术改进优化，降低成本的重要手段。

针对反应堆流场分析研究，常采用计算流体力学方法。

于浩等通过分析工具对反应堆内的流场分布进行数值模拟，给出反应堆燃料组件入口处流场况下，堆顶结构主要构件的温度场分布。

两种稳态工况模拟结果对比发现，由于工况中功率高于工况，因此工况中不论是各线圈的最高温度，还是堆顶各构件的最高温度，包括电缆桥顶板电缆托架抗震板抗震支撑板围筒以及电缆通道，均高于工况。

工况和工况中围筒温度分布趋势并不相同，由于工况中线圈功率高于工况，磁轭围筒的辐射传热量也高于工况，因此工况中围筒最高温度分布于围筒进风口周围，工将采用模型进行计算，方面为了能够使计算更好地收敛，另方面也确保了计算的准确性。

磁力提升型控制棒驱动机构中的线圈组件是实现对控制棒组件状态控制的主要部件。

通过对驱动机构线圈通以不同时序电流，实现不同动作控制。

但与此同时，通电线圈将产生大量热量，影响整个堆顶温度场分布。

作为堆顶结构的部分，控制棒驱动机构是产生堆顶热量的主要来源另部分来自于堆顶部自然对流的划分，并分析了堆顶驱动机构在通风条件下的冷却性能。

于浩余志伟等人针对堆顶组件冷却系统进行流场分析，获得了冷却系统的流场分布，为冷却风量的设计计算提供了基础。

但堆顶的通风冷却方式，方面能耗较大，另方面无法保证绝对的安全可靠，因此基于堆顶结构的自然对流循环冷却方式被提出。

邹鹏等通过分析方法，研究了当采用空气自然循环冷却方式时，群及各线圈的温度分布，探索对作控制。

但与此同时，通电线圈将产生大量热量，影响整个堆顶温度场分布。

作为堆顶结构的部分，控制棒驱动机构是产生堆顶热量的主要来源另部分来自于堆顶部自然对流换热和热辐射。

核反应堆运行经验和有关研究表明，运行温度对控制棒驱动机构寿命及工作性能有着重要的影响。

在反应堆的设计分析和设备开发过程中，利用先进的分析技术，既是核电设备国产化的任务和方向，也是技术改进优化，降低成中围筒最高温度位于顶部与抗震支撑板接触位臵。

本文通过对堆顶结构模型的建立，采用理论分析和数值模拟的方法，利用流体动力学分析软件，对自然对流状态下的堆顶控制棒驱动机构所围区域内的空气流场进行维模拟，分析堆顶流场温度场的状态，重点分析影响驱动机构堆顶结构件运行性能和使用寿命的局部热点，为堆顶结构件的长寿命可靠运行提供理论基础。

模型建立有限元模型的建立全尺自然对流基础上堆顶局部热点分析与设计优化流体力学论文外侧添加虚拟导热厚度的方法，实现了该层壁面边界条件的设臵。

堆顶局部热点分析及设计优化堆顶局部热点分析本文对不同稳态运行工况下堆坑内及堆顶区域的自然对流流场进行了模拟。

分析了各稳态运行工况下各堆顶结构的温度分布情况。

主要计算工况如下工况全部控制棒驱动机构按照全功率发热进行计算，每台驱动机构按照发热功率计算。

工况全部控制棒驱动机构全保持工况进行计算。

图和图给出两种稳态风冷系统流场分析核技术，余志伟，何培峰，李燕，等堆顶冷却结构流场和温度场数值仿真仿真，邹鹏，王建军，葛增芳，等控制棒驱动机构自然循环冷却方式的可行性研究核技术，张志强，李维，付国忠，张进强，李国栋，鲜希睿基于自然对流的堆顶局部热点分析及设计优化科学技术创新，。

边界条件为准确求解问题，正确合理的设臵求解的边界条件是必要的。

本文中，针对自然对流工况下的堆顶驱动机构在全功率发热时，局部最高热点位于提升线圈处，而全保持工况下，局部最高热点出现在保持线圈处。

为降低堆顶顶板电缆桥及电托架的温度，保证电缆的使用环境，本文通过对堆顶结构的优化改进，进步降低了堆顶电缆处的环境温度，对电缆使用寿命的延长提供保障。

参考文献赵飞云，于浩，贺寅彪，等分析技术在第代核电设备国产化中的任务和方向计算机辅助工程，于浩，张明，张伟，等反应堆图优化后工况温度场分布优化改进后各堆顶结构件局部最高温度见表所示。

表改进后部分堆顶构件局部最高热点温度速度场图和图分别展示了不同工况下结构优化前后纵向截面上的速度分布。

由图中所示结果可以看出，优化后的速度值要低于相同工况下优化前的值，这也说明优化后的结构降低了堆顶结构局部热点的温度，但也降低了堆顶的自然循环能力，导致堆内其他结构的温度略有升高，但温度的升高值在可接堆顶局部热点分析与设计优化流体力学论文。

图优化前堆顶结构图优化后堆顶结构为了对比优化方案与原始结构方案的性能，模拟中选取节中工况作为对比工况。

温度场结构优化后各堆顶结构的温度分布如图图所示。

为了进步分析优化后的方案对整个温度场的影响，分别对不同工况下各堆