带定位格架燃料棒束通道内流动与传热特性研究

发布时间：2020-04-09 04:06

【摘要】：本文采用数值计算的方法,分析研究了带定位格架燃料棒束通道内的流动与对流传热特性,以期清晰了解定位格架对燃料棒束通道的流动换热影响。为保证所采用数值算法的合理性,本文从湍流模型及网格敏感性方面进行分析,从而确定适用于本课题所研究的定位格架棒束窄通道流动传热问题的数值分析方法。研究中,为解决定位格架结构带来的网格划分难题,拟考虑将弹簧及刚凸同燃料棒之间的线接触改为面接触,棒束通道网格划分采用结构化与非结构化混合的网格形式。本文首先对带完整定位格架及不带定位格架的两种几何模型进行数值分析,比较其速度场与温度场,发现由于定位格架的存在能够使同一截面处速度和温度分布更加均匀,并且定位格架能够有效的降低棒束壁面的热流密度,从而提高棒束表面的对流传热系数。其次,比较了棒束在加热与不加热时通道内冷却剂轴向速度分布,进而分析由于密度差所导致的浮升力对流场的影响,发现在压水堆堆芯通道中浮升力可以忽略不计。为了了解定位格架中不同结构对流场与温度场的影响,本文最后比较了完整定位格架通道、不带搅混叶片通道以及只带搅混叶片三种结构中温度分布、对流传热系数热流密度、湍动能、二次流以及交混系数等参数。发现由于搅混叶片的存在使通道中产生了较大的搅混作用,使温度分布和质量流速分布更加均匀。
【图文】：

速度分布,速度分布,壁面

逦ｂ逡逑图２．１壁面附近速度分布逦图２．２近壁面的区域处理逡逑２．２．２壁面函数的基本思想逡逑首先应该对距离和速度进行无量纲化的处理，定义：逡逑／＝私或卢逦（２－２４）逡逑／／逦Ｈ逡逑ｕ邋＝逦（２－２５）逡逑Ｕｚ逡逑其中，，，和ｗ＋分别是距离和速度的无量纲参数。＆是第一个网格节点到壁面边逡逑界的垂直距离；＋邋＝邋７＾为边界上的切应力速度；ｗ是计算点的速度；％是边界上逡逑的速度；＝邋０．０９为常数。逡逑计算点流速、湍流流动能、湍流耗散计算会由于，的大小不同而不同。假设壁面附逡逑近粘性底层外的区域。无量纲速度和温度分布服从对数律的分布。逡逑（１）

壁面函数法,壁面函数,壁面,无量纲

．３壁面函数讨论逡逑降低计算机的资源从而利用壁面函数法，壁面函数法通过对近壁面的处理从而大大逡逑少了所需要计算的网格数量，这就导致壁面附近没有太多的网格，使计算变得简单逡逑，，目前是在工程流体力学计算中所采用的重要方法。随着计算机技术发展，壁面函逡逑样得到了发展。有些研究者认为在壁面函数法和高办数下的Ａ：－ｅ模型不能够很好的逡逑出拥有分离以及重接触等的过程，所以不能采用，但是出于对经济型以及应用方便逡逑虑，这个模拟的方法还是在工程数值计算应用中得到了广泛的应用。壁面函数法具逡逑般性，但是在应用过程中通常还是会进行验证分析，从而得到在特殊情况下可以接逡逑模型。研究的主要集中点是在近壁面附近第一个节点和壁面的无量纲距离／值的适逡逑围的研究上，以及特殊流体采用壁面函数时需要注意的方面。逡逑（１），的合理范围逡逑一般认为，在利用高数ｙｔ－ｅ模型的壁面函数法计算的时候，第一个节点的无量纲逡逑ｙ应该满足：逡逑
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TL352

【引证文献】