四棒束超临界水流动传热数值研究
发布时间：2021-03-15 01:40
棒束内超临界水流动传热行为是超临界水堆堆芯热工水力研究的重要内容，但由于实验技术和成本的限制，针对棒束内超临界流体流动传热的实验研究十分有限，目前针对棒束超临界水流动传热的研究以数值分析为主。本文针对上海交通大学超临界流体实验室开展的四棒束内超临界水流动传热实验，通过计算流体力学软件CFX进行数值模拟,研究了不同湍流模型对计算结果的影响。在此基础上，进一步研究了定位格架、流动方向以及节径比对棒束通道内流体流动传热的影响。计算结果表明，超临界组件通道中的湍流流动具有强烈的各向异性特征，所以雷诺应力SSG模型较涡粘性SST模型对棒束内超临界流体流动传热的模拟更为准确。定位格架的存在会显著提高格架下游流体交混,显著提高下游加热棒的传热特性从而出现格架下游壁温陡降，使得加热棒周向壁面温度分布更加均匀，同时使得加热棒周向最高温度位置也发生改变。棒束内超临界流体下降流动时较上升流的子通道质量流率分布更加均匀。在相同主流温度下，P/D比为1.18的棒束包壳外壁面温度较低，周向温度分布更加不均匀，子通道流体温度有所提高，说明紧密布置燃料组件可以增强棒束内流体与加热棒壁面间的换热情况。
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究现状
1.2.1 实验研究
1.2.2 数值模拟研究
1.3 研究意义及本文内容
第二章 试验系统和试验方法
2.1 实验回路及流程
2.2 实验本体介绍
2.3 实验工况和结果
第三章 数值计算模型
3.1 数值传热简介
3.1.1 控制方程
3.1.2 数值方法简介
3.2 湍流模型
3.2.1 模拟方法简介
3.2.2 湍流模型分类
3.3 网格划分
3.4 边界条件设置
3.5 网格无关性检验
3.6 本章小结
第四章 湍流模型分析
4.1 湍流模型对温度场的影响
4.1.1 包壳壁面温度分布
4.1.2 流体温度分布
4.1.3 子通道换热特性
4.2 湍流模型对流场的影响
4.2.1 子通道流体流率轴向分布
4.2.2 截面二次流速度矢量分布
4.2.3 特征线主流相对速度分布
4.2.4 子通道平均湍动能轴向分布
4.3 本章小结
第五章 定位格架影响
5.1 定位格架对压降的影响
5.2 定位格架对温度的影响
5.2.1 包壳壁面温度分布
5.2.2 流体温度分布
5.2.3 包壳外壁面热流密度分布
5.2.4 子通道换热特性
5.3 定位格架对流场的影响
5.3.1 子通道质量流率分布
5.3.2 截面二次流速度矢量分布
5.3.3 子通道平均湍动能轴向分布
5.3.4 棒束间隙交混作用
5.4 本章小结
第六章 流动方向影响
6.1 流动方向对压降的影响
6.2 流动方向对温度场的影响
6.2.1 包壳壁面温度分布
6.2.2 流体温度分布
6.2.3 包壳外壁面热流密度分布
6.2.4 子通道换热特性
6.3 流动方向对流场的影响
6.3.1 子通道流体质量流率轴向分布
6.3.2 截面二次流速度矢量分布
6.3.3 特征线主流速度分布
6.3.4 子通道平均湍动能轴向分布
6.3.5 棒束间隙交混作用
6.4 本章小结
第七章 棒节径比影响
7.1 棒节径比对压降的影响
7.2 棒节径比对温度场的影响
7.2.1 包壳壁面温度分布
7.2.2 流体温度分布
7.2.3 包壳外壁面热流密度分布
7.2.4 子通道换热特性
7.3 棒节径比对流场的影响
7.3.1 子通道流体质量流率轴向分布
7.3.2 截面二次流速度矢量分布
7.3.3 子通道平均湍动能轴向分布
7.3.4 棒束间隙交混作用
7.4 本章小结
第八章 全文总结及展望
8.1 论文工作总结
8.2 论文创新点说明
8.3 进一步研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
本文编号：3083330
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究现状
1.2.1 实验研究
1.2.2 数值模拟研究
1.3 研究意义及本文内容
第二章 试验系统和试验方法
2.1 实验回路及流程
2.2 实验本体介绍
2.3 实验工况和结果
第三章 数值计算模型
3.1 数值传热简介
3.1.1 控制方程
3.1.2 数值方法简介
3.2 湍流模型
3.2.1 模拟方法简介
3.2.2 湍流模型分类
3.3 网格划分
3.4 边界条件设置
3.5 网格无关性检验
3.6 本章小结
第四章 湍流模型分析
4.1 湍流模型对温度场的影响
4.1.1 包壳壁面温度分布
4.1.2 流体温度分布
4.1.3 子通道换热特性
4.2 湍流模型对流场的影响
4.2.1 子通道流体流率轴向分布
4.2.2 截面二次流速度矢量分布
4.2.3 特征线主流相对速度分布
4.2.4 子通道平均湍动能轴向分布
4.3 本章小结
第五章 定位格架影响
5.1 定位格架对压降的影响
5.2 定位格架对温度的影响
5.2.1 包壳壁面温度分布
5.2.2 流体温度分布
5.2.3 包壳外壁面热流密度分布
5.2.4 子通道换热特性
5.3 定位格架对流场的影响
5.3.1 子通道质量流率分布
5.3.2 截面二次流速度矢量分布
5.3.3 子通道平均湍动能轴向分布
5.3.4 棒束间隙交混作用
5.4 本章小结
第六章 流动方向影响
6.1 流动方向对压降的影响
6.2 流动方向对温度场的影响
6.2.1 包壳壁面温度分布
6.2.2 流体温度分布
6.2.3 包壳外壁面热流密度分布
6.2.4 子通道换热特性
6.3 流动方向对流场的影响
6.3.1 子通道流体质量流率轴向分布
6.3.2 截面二次流速度矢量分布
6.3.3 特征线主流速度分布
6.3.4 子通道平均湍动能轴向分布
6.3.5 棒束间隙交混作用
6.4 本章小结
第七章 棒节径比影响
7.1 棒节径比对压降的影响
7.2 棒节径比对温度场的影响
7.2.1 包壳壁面温度分布
7.2.2 流体温度分布
7.2.3 包壳外壁面热流密度分布
7.2.4 子通道换热特性
7.3 棒节径比对流场的影响
7.3.1 子通道流体质量流率轴向分布
7.3.2 截面二次流速度矢量分布
7.3.3 子通道平均湍动能轴向分布
7.3.4 棒束间隙交混作用
7.4 本章小结
第八章 全文总结及展望
8.1 论文工作总结
8.2 论文创新点说明
8.3 进一步研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
本文编号：3083330
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