定位格架結(jié)構(gòu)特征對子通道熱工水力特性影響數(shù)值模擬研究.pdf

1、壓水堆燃料組件的定位格架，除了起到對燃料棒束的定位、夾持作用，其結(jié)構(gòu)特征極大地影響著燃料組件的熱工水力性能。詳細(xì)了解定位格架結(jié)構(gòu)對燃料組件內(nèi)流動換熱特性的影響規(guī)律，是實(shí)現(xiàn)定位格架自主化設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)。
　　壓水堆燃料組件典型結(jié)構(gòu)為17×17包含多個格架的多跨棒束結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行模擬和實(shí)驗(yàn)研究時通常采用典型的包含1～2個格架的5×5棒束通道開展。論文首先應(yīng)用Holloway實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃徒Y(jié)果，對單跨計(jì)算的數(shù)值模型和方法進(jìn)行了分析和驗(yàn)證;其次

2、開展了AFA-3G定位格架的流動換熱特性數(shù)值模擬分析并詳細(xì)研究了格架主要部件（條帶、剛突、彈簧和攪混翼）對流動阻力特性的影響規(guī)律;除攪混因子法外，首次將場協(xié)同分析方法應(yīng)用到定位格架換熱特性的評估;最后對定位格架中重要部件攪混翼的影響進(jìn)行分析，對比分析了5種攪混翼形狀和3種攪混翼排布對流動換熱特性的影響。
　　模型驗(yàn)證結(jié)果表明:雷諾應(yīng)力湍流模型更適合帶有定位格架的棒束通道數(shù)值模擬?；贏FA-3G定位格架的數(shù)值模擬結(jié)果表明:定位格架

3、的攪混翼部件對棒束通道內(nèi)橫向流場的形成和換熱的強(qiáng)化起決定性作用;剛突并不改變橫向流場特性，但其增大了流場的湍流強(qiáng)度而在一定程度上強(qiáng)化了棒束通道內(nèi)換熱;彈簧、攪混翼、剛突和條帶所引起的流動阻力系數(shù)依次增大。評估方法研究表明:攪混因子方法將流動分成渦旋流動、交混流動和湍流強(qiáng)度三方面進(jìn)行影響換熱強(qiáng)度的分析，其適用性受格架所引起的橫向流場形式影響較大;首次引入的場協(xié)同分析方法采用流場和溫度場的協(xié)同角參數(shù)進(jìn)行換熱強(qiáng)化分析，對流動強(qiáng)化換熱機(jī)理的解釋

4、清晰，不受格架引起的橫向流形式影響，具有更普遍的適用性，但因其評估參數(shù)單一，對工程應(yīng)用價值不大，兩種評估方法結(jié)論基本一致，可相互補(bǔ)充。攪混翼影響分析表明:攪混翼排布方式將影響橫向流場分布特征，串聯(lián)排布、圓形排布、交叉排布的攪混翼所引起壓降依次減小，串聯(lián)排布、交叉排布和圓形排布所引起的換熱強(qiáng)度依次減小;攪混翼形狀主要影響橫向流場強(qiáng)度，撕裂攪混翼引起壓降最大、分開攪混翼最小而其它三種攪混翼相近，撕裂攪混翼換熱強(qiáng)度最大、分開攪混翼最小而其它三