液体泄漏破碎行为数值模拟

高晓辉，佟立丽

(上海交通大学机械与动力工程学院，上海 200240)

核反应堆中因系统边界破口会导致冷却剂的喷射泄漏，在不同的事故条件下，液体喷射破碎形成不同的尺寸特征。对于易燃的冷却剂，泄漏破碎形成的液滴粒径越小，液滴与空气的接触面积越大，燃烧速率越大[1]，导致安全壳内气体温度和压力剧增，危害到安全壳的完整性。开展从管道破口喷射出来的液滴尺寸分布的研究，对于核反应堆中易燃冷却剂燃烧事故后果研究具有重要意义。

在对于液体喷射破碎粒径尺寸分布的研究中，中外普遍采用雾化喷嘴进行液体喷射破碎研究，国外起步相对较早，日本核燃料循环开发机构[2]研究了不同类型雾化喷嘴、不同种类的液体工质对粒径分布的影响，表明液体破碎行为与液体泄漏速度及工质种类相关，且在不同雾化喷嘴、不同喷射工质条件下拟合得到粒径分布经验关系式。Hilliard等[3]利用仿真软件对钠雾化燃烧进行模拟研究，在燃烧程序中液滴粒径分布通过经验关系式Nukiyama-Tanasawa描述，将实验与程序计算结果进行比较，对液滴粒径分布参数进行了修正和改进。中国近年也对液滴尺寸分布做进一步研究，中国原子能科学研究院[4]分析了液体通过压力旋流雾化器喷射破碎时不同实验压力、不同喷射工质下液滴破碎尺寸特征，并得到不同工质下粒径尺寸转化关系。杨延龙等[5]对压力旋流雾化器不同喷射压力下粒径分布和运动规律进行研究，得到液滴浓度和粒径分布情况。……