定位格架对燃料组件流动传热特性影响的数值模拟研究

发布时间：2017-10-10 02:36

  本文关键词：定位格架对燃料组件流动传热特性影响的数值模拟研究

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【摘要】：定位格架是反应堆燃料组件的重要部件,影响着堆芯的热工水力性能。开发自主知识产权的燃料组件需深入了解定位格架对热工水力特性的影响,相比于周期长、费用高的实验研究,CFD模拟已成为安全、快速的重要设计辅助手段之一应用CFD进行燃料组件内定位格架对流动传热特性的影响分析具有重要工程价值和意义。 论文首先对国内外研究燃料组件内流动传热特性的相关文献进行了总结分析,针对目前研究进展确定了本文研究内容。首先是对燃料组件数值分析方法的探讨,包括CFD分析所用到的几何模型简化,网格划分方法及网格敏感性分析。其次是湍流模型对燃料组件流动与传热特性的影响,包括涡粘和雷诺应力两大类6种典型。在此基础上,探讨格架特征结构和搅混翼结构对燃料组件流动传热特性的影响。 根据上述研究内容,论文共建立了三种计算模型,包括单跨弹簧刚突模型、单跨简化模型及多跨模型。在对格架几何模型进行合理有效的简化后,利用ICEM软件生成了计算网格,通过Ansys CFX软件获得了棒束通道内的流场分布特征、压力损失及换热特性等结果,并通过引入三个无量纲因子：涡流搅混因子、交叉流搅混因子以及湍流强度因子,进一步描述了棒束通道内的复杂流场特性；并通过与相近实验的对比,得到了适用于分析带有格架的棒束通道内流动传热特性的湍流模型。在格架结构对流动传热影响的分析中,发现弹簧刚突结构可强化冷却剂的横向流动,利于换热,同时也增加了压力损失；多跨模型计算结果则得到了流体流经多层格架时的全程流动换热特性。在搅混翼结构的影响分析中,分别讨论了搅混翼折弯角度的影响及两种典型搅混翼结构对流场的影响。论文研究成果为通过CFD方法开发自主知识产权的燃料组件提供了完善的技术支撑及数据参考。
【关键词】：流动传热 燃料组件 定位格架 数值模拟 湍流模型
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TL352
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-24
• 1.1 研究背景和意义11-12
• 1.2 研究现状12-22
• 1.2.1 典型定位格架结构设计12-14
• 1.2.2 燃料组件流动传热实验方法研究14-15
• 1.2.3 燃料组件流动传热数值方法研究15-19
• 1.2.4 搅混翼结构优化设计19-22
• 1.3 本文主要研究内容22-24
• 2 数值分析模型24-41
• 2.1 引言24
• 2.2 控制方程24-26
• 2.3 几何模型26-28
• 2.3.1 条带简化26-27
• 2.3.2 单跨格架几何模型27-28
• 2.3.3 多跨格架几何模型28
• 2.4 网格划分及敏感性分析28-37
• 2.4.1 单跨格架网格划分29-31
• 2.4.2 多跨格架网格划分31-32
• 2.4.3 网格敏感性分析32-37
• 2.5 实验验证模型37-40
• 2.6 小结40-41
• 3 湍流模型影响分析41-57
• 3.1 引言41
• 3.2 湍流基本方程41-47
• 3.2.1 涡粘模型42-45
• 3.2.2 雷诺应力模型45-47
• 3.3 求解设置47-48
• 3.4 结果分析48-55
• 3.4.1 分析方法48-49
• 3.4.2 沿程压降分析49-50
• 3.4.3 搅混特性分析50-52
• 3.4.4 换热特性分析52-55
• 3.5 小结55-57
• 4 格架结构影响分析57-69
• 4.1 引言57
• 4.2 单跨格架弹簧刚突影响分析57-63
• 4.2.1 模型求解设置57-58
• 4.2.2 流场特性分析58-60
• 4.2.3 流动损失及换热特性分析60-63
• 4.3 多跨格架63-67
• 4.3.1 模型求解设置63-64
• 4.3.2 流场特性分析64-65
• 4.3.3 流动损失及换热特性分析65-67
• 4.4 小结67-69
• 5 搅混翼结构影响分析69-83
• 5.1 引言69
• 5.2 搅浑翼几何模型69-70
• 5.3 折弯角度影响分析70-77
• 5.3.1 流场特性分析70-74
• 5.3.2 流动损失及换热特性分析74-76
• 5.3.3 搅混特性分析76-77
• 5.4 搅混翼形状影响分析77-82
• 5.4.1 流场特性分析77-79
• 5.4.2 流动损失及换热特性分析79-81
• 5.4.3 搅混特性分析81-82
• 5.5 小结82-83
• 6 结论与展望83-85
• 6.1 结论83-84
• 6.2 展望84-85
• 参考文献85-89
• 索引89-93
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果93-97
• 学位论文数据集97

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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本文编号：1003894