规则填充球床内单相对流换热的CFD研究

发布时间：2024-03-29 18:36

　　安全性和经济性始终是核能在当今世界能源格局中占有重要地位的保证,作为新堆型设计的重要方向,球床水冷堆在这些方面都具有独特的优势。相比于随机堆积球床,规则填充球床具有更佳的综合换热性能,应用前景广阔。开展规则填充球床内单相对流换热的研究,对球床水冷堆的优化和球床计算方法的完善都具有重要的意义。本文使用CFD方法研究了简单立方(SC)、体心立方(BCC)和面心立方(FCC)等规则填充球床在湍流流态下的单相流动和换热特性及其影响因素,从颗粒和液体工质的匹配、球床实验段两方面为BCC球床的粒子成像测速(PIV)实验进行了初步设计,以期验证速度场的模拟结果。本文主要的研究工作和结果如下:1.采用搭桥法处理颗粒间的点接触问题,确定了合适的球床规模与桥柱直径,分析了局部流动和换热特性以及桥柱直径对其的影响。结果表明:SC和FCC球床能简化成1/4通道模型,而BCC球床采用单通道模型比较合适,原因是其湍流流场的对称性会从轴对称转变成中心对称,压力梯度和Nu数均得到明显提高。流场对称性变化的位置受到Re数影响,但未受到球床轴向层数的影响。桥柱直径增加会降低BCC和FCC球床的局部压降,但在其不高于0.1...

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.2简单立方的两种衍生规则结构

规则结构主要是以菱形和正方形的球层为基础建立起来的，大体上分为简单立（SC,SimpleCube）、斜方（Orthorhombic）和菱方（Rhombohedra）三类[18]（见图1.1在简单立方的基础上，还衍生出了体心立方（BCC,BodyCenterCube，图....

图1.3颗粒填充床CFD模拟的两种方法

有时也会用到颗粒雷诺数：ffp0puReρdμ=（1-5）式中，dp是颗粒直径，m；ρf是流体的密度，kg·m-3；μf是流体的动力粘度，Pa·s；ε是孔隙率；h是对流换热系数，W·m-2·K-1；λf是流体的导热系数，W·m-1·K-1。需要说明的是，根据文献[19~2....

图1.4Dalman的单列双球排列

大大强化了硬件的计算性能，使这种方法得到了广泛应用。早期的孔隙流动模拟主要针对简单排列的层流对流换热。Sorensen和Stewar（t1974）[23-25]解出了球面恒温的加热条件下SC结构内Stokes流动（Re≤0.1）的速度场和温度场，而且其对流换热系数的计....

图1.5Derkx和Dixon的交错排列Derkx和Dixon（1996）

大大强化了硬件的计算性能，使这种方法得到了广泛应用。早期的孔隙流动模拟主要针对简单排列的层流对流换热。Sorensen和Stewar（t1974）[23-25]解出了球面恒温的加热条件下SC结构内Stokes流动（Re≤0.1）的速度场和温度场，而且其对流换热系数的计....

本文编号：3941132