燃料組件棒束內(nèi)流動(dòng)特性的實(shí)驗(yàn)及數(shù)值研究.pdf

1、壓水反應(yīng)堆的燃料組件由一定數(shù)量的燃料棒排列而成，冷卻劑沿軸向從燃料棒間流過(guò)，帶走熱量。有效地導(dǎo)出堆芯熱量是影響反應(yīng)堆的安全和經(jīng)濟(jì)性能的重要因素。因此，掌握棒束幾何中的流動(dòng)傳熱特性將有助于燃料組件的設(shè)計(jì)。計(jì)算流體力學(xué)（CFD）正成為核燃料組件設(shè)計(jì)的重要分析工具。而大量的經(jīng)驗(yàn)表明，由于入口條件給定的不明確、網(wǎng)格劃分的不合理、湍流模型選擇的不合適等原因，采用C FD工具分析核燃料組件棒束流場(chǎng)仍然存在很大的不確定性。因此，需要利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)C

2、FD分析結(jié)果進(jìn)行更充分的驗(yàn)證評(píng)價(jià)工作，從而得到CFD在核燃料組件流場(chǎng)計(jì)算中的最佳實(shí)踐導(dǎo)則，為CFD在核燃料組件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用提供指導(dǎo)。
　　針對(duì)CFD驗(yàn)證評(píng)價(jià)的需求，本文設(shè)計(jì)了帶簡(jiǎn)易定位裝置的6x6棒束流場(chǎng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)，并利用激光多普勒測(cè)速儀測(cè)量棒束內(nèi)的流場(chǎng)。在實(shí)驗(yàn)中，從試驗(yàn)段側(cè)向視窗測(cè)量了距離定位格架不同距離處的主流速度和主流湍流強(qiáng)度分布信息，而從試驗(yàn)段出口端面測(cè)量了近出口處三維速度與湍流強(qiáng)度的分布信息，從而得到了棒束內(nèi)定位裝置下游的

3、速度場(chǎng)及雷諾應(yīng)力演變規(guī)律。實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)在實(shí)驗(yàn)本體內(nèi)設(shè)置不同的P/D（棒間距/棒直徑）比，研究了P/D比對(duì)軸向速度分布的影響。研究發(fā)現(xiàn)，P/D小的柵格比P/D大的柵格更容易出現(xiàn)大的局部軸向速度；緊密柵格能夠維持高湍流強(qiáng)度，即使在沒(méi)有定位格架的交混效應(yīng)的區(qū)域也同樣如此。此外，為了研究雷諾數(shù)對(duì)流場(chǎng)的影響，本文選取的雷諾數(shù)為6600至70000。在雷諾數(shù)的影響分析中，發(fā)現(xiàn)較緊密的柵格結(jié)構(gòu)中，雷諾數(shù)效應(yīng)較弱，而P/D較大柵格中，雷諾數(shù)效應(yīng)較強(qiáng)。<