搖擺條件棒束通道相態(tài)特性的數(shù)值研究.pdf

1、海洋核動力平臺是目前解決海上能源供給的有效途徑，但海洋環(huán)境對反應堆的影響對其設計與安全運行提出了更高的要求。本文以海洋環(huán)境下典型棒束通道為對象，通過數(shù)值模擬對搖擺運動高壓工況下棒束通道內(nèi)相態(tài)特性進行了數(shù)值研究及理論分析。
　　分析搖擺運動規(guī)律，將搖擺作用以及相間傳輸通過用戶自定義函數(shù)（UDF）接口加入到三維計算流體力學軟件Fluent中，實現(xiàn)了搖擺條件下過冷沸騰工況的計算，并利用文獻中的實驗數(shù)據(jù)驗證了過冷沸騰模型以及搖擺作用的適用

2、性與準確性。類比搖擺運動對單一特性的影響與信號輸入輸出的相似之處，借鑒信號處理與系統(tǒng)分析的分析方法，推導獲得了搖擺對單一特性波動模型的通式，并使用快速傅里葉變換的方法分析搖擺數(shù)據(jù)，發(fā)掘搖擺對相關特性的影響的機制。
　　利用VOF模型模擬了高壓靜止與搖擺條件下棒束通道蒸汽-水絕熱兩相流動，以蒸汽-水下相界面特性反映沸騰工況下相界面特點。由于高壓下表面張力減小以及棒束狹小復雜幾何結構的影響使得汽泡界面更加扭曲不規(guī)則，分布參數(shù)轉變的臨界

3、流速也由于兩相密度差的減小而變小。搖擺則導致汽相隨著搖擺運動而在通道內(nèi)擺動，相分布形態(tài)更加扭曲，分布參數(shù)、界面面積濃度也會隨著搖擺運動而波動，重力分量的變化是搖擺影響兩者最重要的因素。
　　對于搖擺運動棒束通道內(nèi)局部相態(tài)情況的研究則是采用歐拉兩流體模型的方法進行，對高壓靜止與搖擺條件下棒束通道過冷沸騰工況進行了數(shù)值計算，同時考慮簡易定位格架對兩相特性的影響。局部空泡份額在空間上同樣會隨著搖擺運動而擺動，在時間上則會隨著搖擺運動而波

4、動，各個局部點波動情況并不相同，影響其波動規(guī)律的主導因素也不同，而這主要是由于各點幾何位置不同流場不同以及其局部空泡份額數(shù)值大小的不同造成的。搖擺還會影響燃料棒周向壁溫的不均勻性，搖擺對于不同過冷度下壁溫的影響會因為不同位置處影響傳熱因素的不同而不同，搖擺會加劇高過冷下燃料棒周向壁溫不均勻性而改善低過冷下壁溫的不均勻性。簡易定位格架對截面速度分布有顯著影響，從而改變了格架附近空泡份額情況，格架位置對于控制通道整體空泡份額具有重要作用；搖