大渦模擬液態(tài)金屬在環(huán)形管道內(nèi)的湍流傳熱特性.pdf

1、液態(tài)金屬作為堆芯冷卻劑被廣泛應(yīng)用在快中子核反應(yīng)堆和加速器次臨界核反應(yīng)堆中，本文主要研究液態(tài)金屬流體的湍流流動(dòng)換熱特性。通過大渦數(shù)值模擬方法，對(duì)液態(tài)金屬流體在環(huán)形管道內(nèi)的流動(dòng)換熱進(jìn)行數(shù)值模擬，獲得湍流傳熱過程中的平均溫度、脈動(dòng)溫度、湍流熱通量及湍流普朗特?cái)?shù)Prt等物理量。并與普通流體（分子普朗特?cái)?shù)為Pr=1.0、Pr=0.4）的湍流流動(dòng)換熱進(jìn)行對(duì)比，研究液態(tài)金屬流體（分子普朗特?cái)?shù)為Pr=0.026、Pr=0.01）的湍流流動(dòng)換熱特性。

2、r>　　由于液態(tài)金屬流體的低分子普朗特?cái)?shù)，液態(tài)金屬在湍流流動(dòng)換熱中，分子熱傳導(dǎo)在流動(dòng)換熱中占主導(dǎo)地位，湍流傳熱的作用十分小;且在靠近壁面的無量綱溫度曲線分布會(huì)出現(xiàn)線性區(qū)延長、對(duì)數(shù)區(qū)消失的現(xiàn)象。與普通流體相比，液態(tài)金屬流體的溫度脈動(dòng)、湍流熱通量變小且趨于平緩。在液態(tài)金屬的流動(dòng)換熱過程中，隨著雷諾數(shù)的減小，其無量綱溫度曲線分布的線性區(qū)會(huì)擴(kuò)大;而其溫度脈動(dòng)僅僅是數(shù)值上變小，峰值位置不變。此外，隨著液態(tài)金屬的雷諾數(shù)的變小，液態(tài)金屬的湍流熱通量曲

3、線分布變小且趨于平緩。
　　不同于普通流體的湍流普朗特?cái)?shù)在1附近，液態(tài)金屬的湍流普朗克大于1，且液態(tài)金屬的湍流普朗特?cái)?shù)對(duì)其分子普朗特?cái)?shù)十分敏感。隨著液態(tài)金屬的貝克萊數(shù)的變小，液態(tài)金屬的湍流普朗特?cái)?shù)變大。此外，液態(tài)金屬的湍流普朗特?cái)?shù)會(huì)隨著其流道結(jié)構(gòu)的變化而變化。而液態(tài)金屬在環(huán)形管道內(nèi)的湍流流動(dòng)換熱的另外一個(gè)參數(shù):努塞爾數(shù)，會(huì)隨著其流動(dòng)的貝克萊數(shù)的變小而變小。
　　根據(jù)大渦數(shù)值模擬的結(jié)果，本文還對(duì)液態(tài)金屬湍流換熱的雷諾平均方法進(jìn)