帶定位格架燃料棒束通道非穩(wěn)態(tài)流動換熱特性研究.pdf

1、在正常運行的帶定位格架棒束通道中經(jīng)常會遇到流動不穩(wěn)定問題，這會導(dǎo)致反應(yīng)堆棒束通道間流體流動及換熱的不穩(wěn)定。本文針對流速不穩(wěn)定這一特點，采用 CFD數(shù)值模擬，對帶定位格架棒束通道內(nèi)流體流動和傳熱現(xiàn)象進(jìn)行機理性分析，研究通道入口流動不穩(wěn)定的程度對棒束間流動和傳熱的影響。
　　本文對國內(nèi)外帶定位格架棒束通道內(nèi)流動和傳熱的相關(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象，對模型進(jìn)行假設(shè)及簡化，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。對計算流體力學(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，適用對象等。之后根據(jù)本文研究的棒束通道特點選擇幾種較為合適的湍流模型進(jìn)行模擬，并與實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，選擇最為合適的模型。
　　針對定位格架中的層流和湍流分別進(jìn)行流動和換熱的對比，流動方面分別分析了流動的壓降、沿程阻力系數(shù)

3、、局部阻力系數(shù)以及針對定位格架的渦流攪混因子、交叉流攪混因子以及湍流強度因子，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，定位格架對流體的流動特性有重要影響，經(jīng)過攪混葉片后流體流動方向改變，在棒束間的通道上會形成漩渦，增加流動阻力；在勻加速情況下，隨著加速度絕對值的增

4、加，流動特性曲線的斜率也隨著增加；在脈動流動情況下，一個周期內(nèi)的阻力壓降特性曲線呈扁橢圓形，隨著脈動周期的加長，同一個雷諾數(shù)下對應(yīng)的壓降之間的差距減小，在脈動周期相同的情況下，隨著相對脈動值的增加， 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)流動和非穩(wěn)態(tài)流動情況下流體、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以及溫度均勻