基于VOF方法的稳压器用单螺旋喷雾头性能优化

刘 威 成 翔 王宇阳 余纪成 苏 桐

（中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室，四川 成都610041）

0 引言

在压水堆一回路系统中，稳压器喷雾头位于稳压器内部蒸汽空间，通过喷射雾化的过冷水，抵偿、衰减系统压力正波动，它的雾化性能直接决定了其缓解系统压力正波动的能力。稳压器喷雾头通常在较小的驱动压差（0.2 MPa左右）下工作，具有低压差、大流量的特点，一般采用离心式喷雾头，常见形式有螺旋式与叶片式。

以往对喷雾头雾化特性的研究主要建立在经验和试验的基础上，由于雾化过程的复杂性，目前雾化理论研究尚不成熟，无法直接用于各种类型喷雾头雾化特性的理论计算。离心式喷嘴也常用在火箭发动机、燃气轮机等设备中，随着近代流体力学的发展，该领域的学者利用两相流数值计算方法对离心式喷嘴进行了更为深入的研究，其中，两相界面追踪流体体积（Volume of Fluid，VOF）方法应用最广，常被用于模拟喷嘴射流破碎及预测喷嘴雾化锥角等[1-6]。

为设计一种冷态额定流量30 t/h的稳压器大流量单螺旋式喷雾头（结构形式见图1），在开展相应的冷态试验前，需对设计的喷雾头进行性能预测以评价设计合理性。因此，本文利用VOF方法，在验证数值方法及模型适用性的基础上，研究关键结构参数对进出口压降、喷雾锥角、喷雾均匀度的影响，最终确定合适的结构参数。

图1 单螺旋式喷雾头

1 数值方法及试验验证

对前期设计的小流量单螺旋喷雾头进行数值模拟，并利用已有试验数据对数值计算方法进行验证。……