大平板上液膜冲击附板行为的数值模拟研究

胡 真，胡 珀，杨小杰，杜卡帅

(1.上海交通大学 核科学与工程学院，上海 200240；2.上海核工程研究设计院有限公司，上海 200233)

在第3代自主先进压水堆CAP1400的设计中，非能动余热排出(PRHR)系统在事故状态下的长期冷却过程中将发挥至关重要的作用。该系统中的安全壳内置换料水箱(IRWST)在此过程中将蒸发产生的水蒸气通过冷凝回流系统形成冷凝液并最终返回IRWST，可保证IRWST的水量可利用率，从而支持一回路的长期冷却。在此过程中，安全壳垂直壁面上的附板和返回槽会造成一定量的冷凝液损失，而该损失将直接影响冷凝回流的份额，因此预测冷凝回流的损失量对于PRHR长期冷却分析具有重要意义。

降液膜在安全壳外部壁面上的研究目前已有显著成效[1-7]，但关于降液膜在安全壳内壁面上冲击附板时的流动行为却鲜有研究，而对于流体冲击板面行为的研究也多为研究单个液滴的溅射和铺展行为[8-9]，因此当前国内外尚无可行的计算方法来有效估算该损失。商用计算软件FLUENT中的EWF模型(欧拉壁面模型)具有计算效率高、能很好模拟液膜在壁面的流动等优势[4,10]，在模拟全尺寸的模型时计算成本相对较小，故本文将以EWF模型为工具，结合相关实验数据，通过构建合理的数值模型，研究大平板上液膜冲击附板时的溅射行为，旨在通过研究液膜冲击附板的过程为冷凝回流损失率做出相关预测。

1 数学模型

1.1 模型建立及边界条件

图1 WAFT实验台架[2] Fig.1 WAFT experiment bench[2]

液膜实验装置(WAFT)如图1所示。实验环境为常温常压，实验所用平板涂层为Carbozinc 11 HS有机富锌涂料。……