壓水堆燃料組件共軛傳熱及通道內(nèi)流場的計(jì)算研究.pdf

1、為更好的研究燃料組件內(nèi)冷卻劑的流動與傳熱過程，本文采用 CFD工具開展了相關(guān)研究。本文開展了以下工作：首先，進(jìn)行棒束通道流固共軛傳熱數(shù)值計(jì)算，得到棒束通道內(nèi)的流場和溫度場，并與直接添加表面熱流密度的單流體模擬對比，證明了堆芯CFD流場分析時(shí)進(jìn)行流固共軛傳熱計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)；第二，提出了燃料棒導(dǎo)熱計(jì)算的氣隙簡化處理方法，推導(dǎo)出等效包殼物性的計(jì)算公式，并用 FLUENT軟件對簡化處理方法進(jìn)行了正確性檢驗(yàn)；第三，基于點(diǎn)堆中子動力學(xué)模型，并按照燃料棒

2、軸向熱源服從余弦分布給定熱邊界，建立了核熱耦合計(jì)算模型，編寫了相應(yīng)的用戶自定義函數(shù)，并計(jì)算了反應(yīng)性引入擾動時(shí)冷卻劑和燃料棒熱工參數(shù)的瞬態(tài)響應(yīng)；最后，建立了定位格架的三維幾何模型、仿真網(wǎng)格模型，并在 FLUENT中進(jìn)行了單相穩(wěn)態(tài)流場的計(jì)算，分析了冷卻劑流經(jīng)定位格架后的流場特征。
　　通過計(jì)算和分析，本研究得出如下結(jié)論：通過對棒束通道流固共軛傳熱計(jì)算與直接添加表面熱流密度的單流體計(jì)算結(jié)果的對比，表明采用流固共軛傳熱計(jì)算可以獲得更加全面

3、和準(zhǔn)確的溫度場；基于熱容量和熱阻不變的原則，推導(dǎo)出的等效包殼的物性計(jì)算公式是正確的，對氣隙進(jìn)行簡化不會對燃料芯塊和冷卻劑的流場、溫度場造成影響；應(yīng)用FLUENT軟件以及基于點(diǎn)堆中子動力學(xué)模型并按照軸向功率服從余弦函數(shù)給定燃料棒功率分布，進(jìn)行了核熱耦合計(jì)算，并且通過計(jì)算冷卻劑棒束通道在反應(yīng)性引入擾動下的瞬態(tài)響應(yīng)，驗(yàn)證了所建立的核熱耦合模型的正確性；通過帶定位格架的冷卻劑流場計(jì)算，發(fā)現(xiàn)冷卻劑在流經(jīng)定位格架時(shí)，橫向攪混強(qiáng)度明顯上升，隨著向下游