带定位格架燃料棒束通道非稳态流动换热特性研究

发布时间：2023-08-06 17:40

　　在正常运行的带定位格架棒束通道中经常会遇到流动不稳定问题,这会导致反应堆棒束通道间流体流动及换热的不稳定。本文针对流速不稳定这一特点,采用CFD数值模拟,对带定位格架棒束通道内流体流动和传热现象进行机理性分析,研究通道入口流动不稳定的程度对棒束间流动和传热的影响。本文对国内外带定位格架棒束通道内流动和传热的相关文献以及常规截面通道中的非稳态流动进行了总结和分析,掌握当前棒束通道研究最新进展,再根据之前的研究提出自己新的研究方向。选择单跨定位格架棒束通道作为研究对象,对模型进行假设及简化,之后利用CFD方法进行结构和非结构的网格划分及网格数量敏感性分析。对计算流体力学基本控制方程及基于此发展出的湍流模型进行讨论,包括模型的适用范围,适用对象等。之后根据本文研究的棒束通道特点选择几种较为合适的湍流模型进行模拟,并与实验数据进行对比,选择最为合适的模型。针对定位格架中的层流和湍流分别进行流动和换热的对比,流动方面分别分析了流动的压降、沿程阻力系数、局部阻力系数以及针对定位格架的涡流搅混因子、交叉流搅混因子以及湍流强度因子,除此之外还分析了棒束上游、定位格架中间以及下游的流速和压降分布云图,发...

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外流动和换热特性分析
        1.2.2 国内带定位格架棒束通道的流动和传热研究情况
    1.3 常规通道内非稳态流动阻力特性和流场分布分析
        1.3.1 国外常规通道内单相非稳态流动特性分析
        1.3.2 国内常规通道内单相非稳态流动特性分析
    1.4 本文主要研究内容
第2章 几何模型建立和模型选择
    2.1 5×5几何模型的建立
    2.2 网格的划分
        2.2.1 结构网格划分
        2.2.2 定位格架部分非结构网格划分
    2.3 计算流体力学基本方程
    2.4 湍流模型的选择及基本方程
        2.4.1 零方程模型
        2.4.2 一方程模型
        2.4.3 两方程模型
        2.4.4 雷诺应力模型
    2.5 本章小结
第3章 稳态条件下流动特性及流场分析
    3.1 流动压降特性及分析
        3.1.1 层流区结果及分析
        3.1.2 湍流区结果及分析
    3.2 定位格架的搅混作用及流场特性分析
        3.2.1 定位格架搅混作用评价标准
        3.2.2 层流区的搅混作用分析
        3.2.3 湍流区的搅混作用分析
    3.3 稳态换热特性分析
        3.3.1 棒束通道内换热特性和温度场分布
        3.3.2 定位格架对换热特性的影响分析
    3.4 本章小结
第4章 非稳态条件下流动特性及流场分析
    4.1 棒束定位格架非稳态流动基本特性分析
        4.1.1 匀加速度阻力特性
        4.1.2 简谐脉动阻力特性
    4.2 棒束定位格架非稳态流动流场分布对比分析
        4.2.1 匀加速流场特性对比分析
        4.2.2 压力场特性对比分析
        4.2.3 流线差异对比
    4.3 非定常流动下的定位格架搅混特性分析
        4.3.1 层流匀加速度条件分析
        4.3.2 湍流匀加速度条件分析
        4.3.3 周期性脉动条件分析
    4.4 本章小结
第5章 非稳态条件下换热特性分析
    5.1 定位格架棒束通道非稳态换热基本特点
        5.1.1 流体温度变化特性
        5.1.2 棒束表面温度变化特性
    5.2 非稳态条件下壁面换热系数变化
        5.2.1 匀加速度条件下壁面换热系数
        5.2.2 脉动流条件下壁面换热系数
    5.3 非稳态条件下定位格架对流体温度场的搅混作用
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢



本文编号：3839761