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套管式直流蒸汽发生器是一体化压水反应堆的关键设备,改进其热工水力技术是完善反应堆技术的重要环节,其中二次侧流体的全流型流动与传热问题因为其复杂程度,成为了套管式直流蒸汽发生器热工水力分析的难点之一。套管式直流蒸汽发生器的二次侧给水为过冷状态,随后进入套管段中的环形窄缝通道间隙被两侧一回路高温冷却剂加热至过热蒸汽状态从套管上端单管段内侧流出,过程中发展为多种流型。窄缝通道具有结构紧凑、换热温差低等优点,但因其特殊的几何条件使得流动和换热情况较为复杂,导致窄缝通道的传热计算较为困难。本文使用ANSYS FLUENT17.0流场分析软件,使用CFD方法模拟了细长圆管、双面加热的垂直矩形窄缝以及双面加热的垂直环形窄缝通道中,工质流体自入口过冷态逐渐被加热至出口端过热蒸汽态的全过程,分析了关键参数变化趋势以及影响窄缝换热的重要因素,同时通过实验计算拟合了发生干涸型沸腾的双面加热的垂直环形窄缝通道中平均换热系数的关联式。 面对CFD计算验证评价的要求,本文以1983年Becker公布的圆管均匀加热实验装置几何参数和流动传热条件为对象,对细长圆管几何通道进行了仿真模拟,并对比实验数据以确定最佳湍流模型和相间作用力模型选择,分析计算结果得知,使用欧拉两流体模型并采用加强壁面函数处理方法,湍流模型采用标准k-ε湍流模型在该几何及流动条件下进行计算,可以得到最佳的壁面温度模拟结果。进而采用该模型对不同窄缝几何模型进行干涸型沸腾模拟计算分析,最后参照Jens-Lottes公式,拟合了双面加热的垂直环形窄缝通道的全管段平均换热系数关联式。