蒸汽发生器是压水堆核电站“心脏级”关键设备，也是核电产业链技术壁垒极高的核心辅机。它在隔离一、二回路的前提下，将一回路堆芯热量传递给二回路水，产生驱动汽轮发电机发电的饱和蒸汽；设备内部密排管束汽、水两相流动直接影响机组安全与运行效率。

目前，核电行业蒸汽发生器CFD仿真多采用多孔介质方法，把密集的管束区等效为“一块多孔介质”，用经验阻力系数替代真实管束结构，是过去算力有限背景下的主流工程近似方案，极易丢失微观流动细节。

因此，区别于行业内多数针对简化模型的验证性仿真，本案例基于DIMAXER高阶仿真云平台，针对某真实型号的蒸汽发生器开展无几何简化的全结构两相流CFD精细化仿真，完整还原设备流动细节，是对传统方法的直接升级。

01 全结构仿真难点与突破

蒸汽发生器管束区密排结构易形成高梯度流动、局部沸腾分离；管束弯管段绕流导致的流动分离、二次流效应极难捕捉；常规网格方案要么网格量爆炸，要么在近壁区精度不足，且复杂结构下的收敛稳定性差。

DIMAXER依托自研高阶求解算法，无需大幅简化几何即可实现蒸汽发生器全结构精细化仿真，精准捕捉近壁流动与管间间隙流，解决行业普遍的收敛难题。

本次仿真整体网格点16亿，16张GPU计算1周；对比行业同类全结构精细化大涡模拟，在同等网格量下，DIMAXER实现了更极致的物理场还原与更高的计算效率。

02 全域大规模精细网格划分

该蒸汽发生器模型基于真实物理尺寸，完整保留大规模精细几何结构：套筒高约10m，内径502mm；共有130根传热管，传热管外径17.48mm，壁厚仅1mm，间距25mm。

仿真前处理网格采用全六面体精细化网格，相比行业内常用的四面体/混合网格方案优势显著：

· 数值精度更高：正交性优异，大幅降低四面体网格易出现的两相流数值伪扩散，降低温度、空泡场求解误差，物理场还原更精准；

· 网格体量轻量化：同等精度下，网格总量可减少30%~50%，有效降低算力消耗；

· 求解收敛稳定：管束区密排结构、支撑板开孔处存在大量高曲率、大梯度区域，全六面体网格可有效避免四面体网格在这些区域常见的扭曲、歪斜率过高问题，网格质量可控，残差下降平稳，极少出现计算发散。

03 高精度物理场还原

本次仿真基于某真实型号蒸汽发生器全尺寸额定工况开展，完全复现蒸汽发生器真实服役环境，确保了仿真数据与工程实际的零偏差对标。

1 空泡份额与流场速度动态结果

从全局演化、流场分布、相变耦合多维度，全方位展示DIMAXER在蒸汽发生器CFD仿真中的“动态高保真”核心优势：①还原“自然循环沸腾”的宏观规律，捕捉“弯管二次流”的微观细节；②揭示空泡份额与速度场的非定常演化机制。

蒸汽发生器整体空泡份额发展变化

弯管段空泡份额、速度发展变化

空泡份额三维等值面发展变化

2 云图结果

DIMAXER精准捕捉了管束间隙的低速液相区与管周的高湍动能区，空泡与温度场分布高度吻合，验证了其在处理密排管束复杂几何时的高保真求解能力，可为后续包含支撑板、流量板、分离器等构件的复杂蒸汽发生器仿真，提供高可信度基准参照。

3 不同高度位置下的空泡份额分布

空泡份额沿轴向快速增长，完美复现自然循环沸腾的物理特征：低高度段空泡稀疏，随高度上升急剧富集，且无局部突变，DIMAXER准确刻画了气液两相在管束间的输运与演化过程。

面向核电热工水力高保真仿真，DIMAXER将持续深耕，完善含各类内部构件的全模型精细化建模、突破一二次侧耦合传热，实现全链路能量传递仿真，为蒸汽发生器流致振动与热疲劳评估，提供更高品质的机理级仿真数据支撑。

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