聚變包層第一壁熱工水力數(shù)值模擬研究.pdf

1、氦冷固態(tài)包層是受控核聚變反應(yīng)堆的核心部件之一。包層實現(xiàn)了高溫環(huán)境下，低發(fā)電成本的聚變能源的應(yīng)用。其主要功能包括氚增值、能量轉(zhuǎn)換、屏蔽輻射這幾個部分。
　　第一壁作為包層直面等離子體的部件，其熱工水力學(xué)性能直接影響包層的運行與壽命。本文借以計算流體力學(xué)軟件，對第一壁采用流固耦合的模擬計算，并提出合理的結(jié)構(gòu)改進建議。
　　第一壁的近等離子體面處承受極高的熱流密度，換熱壓力集中，條件苛刻。文中建立三維的第一壁模型，通過模擬結(jié)果中的

2、場圖，尋求優(yōu)化模型的方法。模擬研究表明，在兩側(cè)圓角的固體區(qū)域出現(xiàn)極高的溫度區(qū)域，超出了設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)溫度。同時,過長的流道設(shè)計導(dǎo)致氦氣流動壓降過大。
　　文中對不同翼長的氦冷通道的模型做了模擬分析，得出縮短兩翼長度能夠在不影響出口溫度和固體溫度的情況下，降低壓降損失。當(dāng)翼長縮短到80mm時，壓降可以降低近14％；文中對不同氦氣流速下第一壁熱工水力學(xué)性能做了分析，得出第一壁的換熱性能隨著氦氣流速的增大而得以改善，然而會導(dǎo)致更大的流動損失產(chǎn)