为保证在LOCA失水事故等情况下能够维持安全壳的完整性,核电厂采用非能动安全壳冷却系统的设计。该系统利用冷热流体的密度差产生自然循环,采取冷凝换热和对流换热的热交换方式,将安全壳内部的余热导入安全壳外部水箱中,从而实现事故后安全壳降温降压的作用。本文以安全壳和内置换热器为研究对象,为了对安全壳冷却系统进行换热特性研究,建立了非能动安全壳与内置换热器的传热模型,对其进行非结构化网格划分后运用CFD程序分析安全壳内部封闭空间的自然对流。文中湍流模型选用标准k-ε湍流模型,冷凝模型采用壁面冷凝模型,同时采用高阶精度格式来模拟计算,其瞬态项差分采用二阶向后欧拉格式,收敛判据采用均方根残差进行模拟计算,以此来分析研究在事故情况下蒸汽喷放位置、喷放方向以及不同事故工况对整个非能动安全壳冷却系统压力、温度场分布、气体分层等现象的影响。通过计算结果表明:破口事故发生后高温高压的水蒸汽喷入安全壳中,在破口上方有股明显的水蒸汽射流尾迹;安全壳内压力沿高度方向呈现明显的分层现象,上层压力较小,下层压力较大,随着时间的增加,压力先增加,随着换热器的冷凝作用加强,之后压力缓慢降低直至稳定;蒸汽质量份额和温度在破口处达到最大,其随着时间逐渐增大直至平缓;流速随着时间增加会逐渐减小至趋于平稳,安全壳大部分区域流体速度都较小。非能动安全壳冷却系统通过热蒸气向上流动和内置换热器冷凝的冷流体向下运动产生的自然循环来排出安全壳内的热量,实现安全壳降温降压的作用。本文运用CFX程序来评估安全壳内部区域的热工水力特性,对非能动安全壳冷却系统的设计具有参考意义。