帶定位格架燃料棒束通道非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)換熱特性研究.pdf

1、在正常運(yùn)行的帶定位格架棒束通道中經(jīng)常會(huì)遇到流動(dòng)不穩(wěn)定問(wèn)題，這會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)堆棒束通道間流體流動(dòng)及換熱的不穩(wěn)定。本文針對(duì)流速不穩(wěn)定這一特點(diǎn)，采用 CFD數(shù)值模擬，對(duì)帶定位格架棒束通道內(nèi)流體流動(dòng)和傳熱現(xiàn)象進(jìn)行機(jī)理性分析，研究通道入口流動(dòng)不穩(wěn)定的程度對(duì)棒束間流動(dòng)和傳熱的影響。
　　本文對(duì)國(guó)內(nèi)外帶定位格架棒束通道內(nèi)流動(dòng)和傳熱的相關(guān)文獻(xiàn)以及常規(guī)截面通道中的非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)進(jìn)行了總結(jié)和分析，掌握當(dāng)前棒束通道研究最新進(jìn)展，再根據(jù)之前的研究提出自己新的研究

2、方向。選擇單跨定位格架棒束通道作為研究對(duì)象，對(duì)模型進(jìn)行假設(shè)及簡(jiǎn)化，之后利用 CFD方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格劃分及網(wǎng)格數(shù)量敏感性分析。對(duì)計(jì)算流體力學(xué)基本控制方程及基于此發(fā)展出的湍流模型進(jìn)行討論，包括模型的適用范圍，適用對(duì)象等。之后根據(jù)本文研究的棒束通道特點(diǎn)選擇幾種較為合適的湍流模型進(jìn)行模擬，并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，選擇最為合適的模型。
　　針對(duì)定位格架中的層流和湍流分別進(jìn)行流動(dòng)和換熱的對(duì)比，流動(dòng)方面分別分析了流動(dòng)的壓降、沿程阻力系數(shù)

3、、局部阻力系數(shù)以及針對(duì)定位格架的渦流攪混因子、交叉流攪混因子以及湍流強(qiáng)度因子，除此之外還分析了棒束上游、定位格架中間以及下游的流速和壓降分布云圖，發(fā)現(xiàn)在定位格架下游均會(huì)發(fā)生明顯的渦流現(xiàn)象，湍流情況下二次流現(xiàn)象更明顯，非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)的渦流現(xiàn)象消失的更早。
　　數(shù)值模擬的結(jié)果表明：在穩(wěn)態(tài)情況下，定位格架對(duì)流體的流動(dòng)特性有重要影響，經(jīng)過(guò)攪混葉片后流體流動(dòng)方向改變，在棒束間的通道上會(huì)形成漩渦，增加流動(dòng)阻力；在勻加速情況下，隨著加速度絕對(duì)值的增

4、加，流動(dòng)特性曲線的斜率也隨著增加；在脈動(dòng)流動(dòng)情況下，一個(gè)周期內(nèi)的阻力壓降特性曲線呈扁橢圓形，隨著脈動(dòng)周期的加長(zhǎng)，同一個(gè)雷諾數(shù)下對(duì)應(yīng)的壓降之間的差距減小，在脈動(dòng)周期相同的情況下，隨著相對(duì)脈動(dòng)值的增加， Re數(shù)和Δp之間由正比關(guān)系變?yōu)橹笖?shù)關(guān)系。換熱方面比較了穩(wěn)態(tài)流動(dòng)和非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)情況下流體、棒束表面溫度分布情況以及Nu數(shù)沿周向的分布情況。發(fā)現(xiàn)定位格架處及其下游區(qū)域的換熱系數(shù)較高，主要是由定位格架的局部部件以及攪混翼所引起的橫向流動(dòng)以及溫度均勻