绕丝组件内流动与传热数值模拟

发布时间：2021-08-12 02:39

　　整个世界面临着严峻的挑战：急需一种可靠的、可持续性的且经济合理的能源，许多国际研究组织的学者认为液态金属冷却的快堆系统在解决燃料供给和乏燃料处理方面起着重要的作用。与压水堆内的燃料棒排列方式所不同，为了充分利用钠优良的传热特性，快堆内的燃料棒呈三角形排列，组件具有更高的热流密度。由于排列方式十分紧密，故采用绕丝螺旋缠绕燃料棒的方式代替定位格架，这使得流体的流动变得更加复杂。考虑到使用金属液态钠进行实验的困难性，使得计算流体动力学方法成为必要手段。本文以中国实验快堆的燃料组件为研究对象，对绕丝棒束组件内的流动换热过程进行了模拟。首先解决了几何建模和网格划分过程中的一些问题，建立了计算数值模型；然后对比分析了两种不同的湍流模型在一系列雷诺数下的模拟结果，并将所得结果与经验关系式进行验证。接着分析了不同棒数绕丝组件的速度场、温度场及燃料棒表面最高温度。最后通过分析绕丝的结构参数，说明了绕丝对组件流场的影响。结果表明：各湍流模型模拟结果较为相似，所得无量纲参数与已知关系式结果符合较好。不同棒数的绕丝组件内的速度、压力以及温度分布具有相同规律，但随着燃料棒数的增多，整个流场横向流动得到了加强，同... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

六面体网格划分的结构示意图

图 2.3 六面体网格划分的结构示意图行网格划分前，首先要对流体模型进行修复，这是因为流体模型边界的面积组成（如图 2.4 所示）。这些分散的小面将会影响划分后的网格值模拟的精度。本文采用建立虚拟拓扑的方法解决这一问题，合并后示。

图 2.5 建立虚拟拓扑后的壁面采用周期性边界条件进行计算，所以要求进出口平面的网格划分方用匹配控制的方法来实现。首先建立以出口平面中心为原点的坐标系统坐标系）（如图 2.6），然后将进出口平面分别与两个坐标系相匹配（网格参数划分网格。划分后的进出口平面网格如图 2.8 所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]快堆燃料组件热工流体力学计算研究[J]. 刘一哲,喻宏.  原子能科学技术. 2008(02)
[2]快堆燃料组件的子通道分析[J]. 郝老迷.  原子能科学技术. 1993(05)
[3]快堆燃料组件水力特性计算[J]. 丁振鑫.  原子能科学技术. 1991(05)

硕士论文
[1]快堆单盒燃料组件内冷却剂流场温度场计算研究[D]. 刘一哲.中国原子能科学研究院 2007



本文编号：3337408