反应堆子通道内湍流对流换热的大涡模拟研究

发布时间：2021-06-16 02:12

　　对液态金属低普朗特数的流体,使用RANS湍流模型很难精确模拟湍流热扩散项。在本文研究中,使用先进的大涡模拟方法（LES）,精细的网格,周期性的边界条件,数值模拟液态金属在三角形排布的堆芯棒束内（又称为子通道）充分发展状态的湍流换热。本文中,首先模拟Reτ=400,600,1400,P/D=1.2以及Reτ=600,P/D=1.05的算例,研究Pr=0.026（铅铋）的液态金属的湍流传热,接着研究不同的分子普朗特数流体（Pr=0.01,0.026,0.1,0.71）在相同流场（Reτ=600,P/D=1.2）下的湍流传热特性。该LES方法是在开源代码OpenFOAM2.3.0的基础上实现。文中分析了时间平均统计量,比如平均温度、温度脉动均方根（RMS）以及湍流热通量等,结果表明,随着雷诺数的增加,温度脉动RMS增大,而且其在子通道内的分布变得复杂。在近壁面很大的区域内,平均温度具有线性规律,同时温度脉动RMS恒定。随着Pr的增加,平均温度的线性区变小,温度脉动RMS曲线峰值的位置向壁面移动,温度脉动强度增强,这意味着温度子层的厚度变薄。液态金属在窄间隙的子通道（P/D=1.05）和宽间隙... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

三角形栅元棒束

0.8，0.9)。数值模拟结果给出了平均速度，壁面剪切力，二次流的分布（图1.2)以及不同的P/D对这些统计参量的影响，但是没有求解能量方程，因此没有给出温度场、横向的温度脉动场以及瑞流热通量等瑞流传热的数据。灣__- 0.4% Wb Max: 0.68%(a) Re, = 400 = 6,000)图1. 2 二次流动。随着计算机计算能力的提高，未来的发展趋势将是发展LES模型、基于LES的RANS稱合模型等高级的模型。同时，Roelofs et al[27]对当前CTD在液态金属冷却的反应堆应用以及未来发展面临的困难做了详细的介绍，文章指出目前液态金属瑞流换热的经验公式存在不稳定性因素，会导致CFD计算的结果不准确，这对堆芯设计是非常不利的。同时堆芯内部的流动复杂，因此需要考虑三维流动的特性，仅仅使用热工系统程序（STH)

上部：细实线是瞬时速度，粗实线是大尺度的速度；下部：细实线是亚格子速度，粗实线是过滤后的亚格子尺度速度

【参考文献】：
期刊论文
[1]我国快堆技术发展和核能可持续应用[J]. 徐銤.  现代物理知识. 2011(03)



本文编号：3232150