立式低温容器真空丧失热分层现象数值模拟研究.pdfVIP

维普资讯 低温与超导 低温技术 Cryo．＆ Supercond． 第36卷 第6期 Cryogenics Vo1．36 No．6 立式低温容器真空丧失热分层现象数值模拟研究 鞠鹏，李祥东，杨磊 ，汪荣顺 (上海交通大学机械与动力工程学院，上海 200240) 摘要：对立式低温容器在真空丧失条件下的内部热分层现象进行 了分析，采用双流体模型结合 CFD求解器计 算了立式低温容器内的流动及传热过程，考察了侧壁及底部热通量对液体热分层现象的影响。结果表明：侧壁热 通量较底部热通量更易使容器内部产生热分层；容器内部形成的环流及其成长是导致热分层及温度突跳的根本原 因。 关键词：真空丧失；温度分层 ；数值模拟；双流体模型；温度突跳 NumericalsimulatiORoftemperaturestratiffac tiORinamultilayer insulatedverticalvesselatlossofv．qcuunl JuPeng，LiXiangdong，YangLei，WangRongshun (SchoolofMechanicalEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China) Abstract：Inthispaper，analysisiscarriedoutonhtetemperaturestratificationofcryogenicliquidinamultilayerinsulated vesselatlossof vacuum．，IIleflow nadheattrnasferofcryogenicliquidinhtevesselaresimulatedusingatwo—fluidmodelincor- poratedinhteCFD solver．，IIleimpa~ ofheatfluxathtewallandthebottom ofhtevesselonhteliuq idtemperaturestratification iscompared．Theresultsillustratehtat：Comparedwiththeheatflux from htebottom of thevessel，heatfluxfrom htewallhas strongereffects onthetemperaturestratification；Besides，htecircumtluenceof liuq idanditsgrowthinhtevesselishtereasonof temperaturestratificationandtemperaturejump． Keywords：Lossofvacuum，Temperaturestratification，Numericalsimulation，Temperaturejump 1 引言 端工况下的温度分层现象进行深人的研究。 温度分层是一个逐渐建立的瞬态过程，采用 温度分层是低温液体储存过程中经常出现的 实验手段很难获取这一过程的详细信息，而且，测 现象。由于温度分层能够导致容器内的压力加快 量仪器本身也不可避免地对容器内的流场和温度 上升，并有可能导致蒸汽爆炸¨，因此过去的几 场构成影响，从而降低测量的准确性 ；相反，数值 十年中人们对其进行了大量的理论和实验研究。 模拟可以在不对流场构成干扰的情况下获得很多 一 般而言，温度分层在大型低温容器中表现得较 实验手段无法获取的重要信息。因此，为了准确 为显著，而小型容器 内的温度分层现象通常可以 地对真空丧失后