5×5棒束通道内流动转捩特性研究

棒束通道的特殊结构导致其内部流动转捩情况较为复杂，探究其内部流动转捩规律具有重要意义。本文针对棒束通道内的流动转捩特性开展实验与CFD模拟研究，通过实验获得了棒束通道内沿程阻力系数的变化规律；采用不同湍流模型进行了数值模拟。结果表明，SST k-ω模型能较好地反映实验结果。进一步对比了不同雷诺数工况下通道内不同位置的沿程阻力系数与湍流强度，发现对于不同子通道，中心子通道湍流强度与沿程阻力系数高于边角子通道；对于同一子通道，子通道中心处湍流强度与壁面切应力高于子通道边缘处。这一结果说明，受壁面影响，棒束内湍流强度、壁面切应力、阻力特性具有不均匀性，这些空间上的不均匀性相互作用会引起总体上棒束转捩点不明显。     

稳压器波动管不同布置方式对热分层现象的影响

通过改变波动管的倾角建立了两种不同布置方式的波动管模型,采用计算流体力学(CFD)分析方法,分别对这两种模型的热分层现象进行数值模拟分析,比较不同流量下两种模型热分层现象的特点,并对两种模型热分层现象差异产生的原因进行分析。结果表明:两种模型热分层现象产生的位置和热分层覆盖范围不同,引起这些差异的原因主要是由于不同模型的波动管内流体流动不同。本研究能为优化波动管布置达到减弱热分层效应提供参考。     

堵塞条件下紧密栅湍流交混特性研究

开展堵塞工况下紧密栅内流体子通道间隙湍流交混研究,对事故工况下燃料组件热工水力行为的预测具有重要意义。本文采用CFD方法对紧密栅内堵塞工况的流体流动现象进行了模拟,模拟结果与相关文献结果吻合较好。进一步对比分析了不同堵塞工况下,堵塞段及堵塞下游的速度场、涡结构以及湍流交混系数分布。所得不同堵塞工况下的横向与轴向湍流交混系数变化规律,可为子通道分析程序的参数设置提供参考。     

竖直下降两相流相界面结构输运特性

竖直下降两相流具有与竖直上升两相流不同的相界面结构特征及输运特性。本文对竖直下降管内的气水两相流进行了实验研究,运用微型四头电导探针对7.5、31.5及55.5倍管径横截面处的空泡份额、相界面浓度、气泡直径、气泡频率及气泡速度等相界面结构参数的局部分布进行了测量。分析获得了相界面结构参数的沿程变化规律,并研究了气相表观流速对相界面结构发展的影响及一维相界面结构输运特性。发现竖直下降泡状流的升力指向管中心,导致相界面结构参数基本呈中心峰值分布;气相表观流速的增大会提高空泡份额和相界面浓度分布的峰度;竖直下降两相流在距入口31.5倍管径处基本达到充分发展。     

基于PCA-GA-SVM的竖直下降两相流流型预测

为提高小样本条件下的流型识别精度和时效性,提出了一种融合小波包分解（WPD）、主元分析（PCA）、遗传算法（GA）和支持向量机（SVM）的优化识别模型,并成功应用在竖直下降两相流流型辨识工作中。利用WPD对非平稳电导波动信号进行分解、重构,提取小波包能量构造特征向量;通过PCA对特征向量进行降维,降低特征输入的复杂性;同时采取GA全局迭代寻优的方式确定SVM的关键参数惩罚因子（C）和核函数参数（g）。对PCA-GA-SVM识别效果进行验证后与SVM、PCA-SVM、GA-SVM网络进行对比。结果表明,经过PCA和GA优化后的SVM网络在流型识别精度和时效性方面均提升显著,对泡状流、弹状流、搅拌流和环状流的总体预测精度达到了94.87%,耗时仅3.95 s,可满足在线识别需求。      

5×5棒束通道局部阻塞流场实验研究

棒束燃料元件受辐照发生肿胀或弯曲变形易导致局部阻塞事故,可能造成局部冷却剂蒸干,严重威胁燃料包壳的完整性。因此有必要针对局部阻塞条件下棒束通道内的流场及阻力特性进行研究。本实验采用粒子图像测速（PIV）技术对局部阻塞条件下5×5棒束通道的流场特性进行了可视化测量,获得了不同类型子通道（边、角、中心子通道）在阻塞条件下的流场及压力数据。结果表明,漩涡在阻塞物两侧壁面生成,沿壁面增大到一定程度后脱落,并在下游形成回流区。随着阻塞率的增大,漩涡的尺寸及影响范围不断增大;随着雷诺数的增大,漩涡从阻塞物附近不断向下游扩散。流道内局部阻力系数随阻塞率的增大呈非线性增加趋势。     

带定位格架棒束通道两相流相界面输运特性

为研究棒束通道内空泡份额及相界面浓度等相界面结构参数的分布特性，本文对带原型定位格架的5×5棒束通道竖直向上空气-水两相流进行实验研究。运用4头电导探针对流动方向上不同高度截面处的空泡份额、相界面浓度、气泡速度及平均索特直径等相界面结构参数的局部分布进行了测量。研究表明：相界面参数的径向分布主要由升力、壁面润滑力及湍流扩散力等横向作用力的综合作用决定；定位格架主要通过湍流漩涡聚集和格架剪切破裂影响相界面参数分布特性，二者作用效果相反；定位格架下游存在压降区，在其内部相界面参数分布发生剧烈变化。本文可以为棒束通道两相流相界面输运模型的优化提供参考。     

加减速流条件下棒束通道阻力特性研究

压水反应堆的启动、停堆、事故等多种工况会使反应堆堆芯内部冷却剂产生加减速流,影响反应堆的热工水力特性。在雷诺数(Re)700相似文献   

管型对波动管热分层现象的影响分析

为分析评价压水堆核电厂稳压器波动管管型对热分层现象的影响,提出采用螺纹管来减弱热分层的措施。利用计算流体力学（CFD）分析方法,对升温、升压阶段波动管原型和改进模型的热分层现象进行数值模拟,得到两种模型不同波动流速下沿波动管轴线方向的截面最大温差分布以及流场分布。对比分析结果表明：波动管结构由光管改为螺纹管后流场紊动加强并出现涡流,冷热流体间的混合增强,与原型相比可使波动管的截面温差减小约1/3,从而有效地减弱热分层的影响。     

矩形通道边缘堵塞和中心堵塞事故实验研究

为获得矩形通道堵塞事故下流场的演化规律,本文利用粒子图像测速（PIV）技术,针对间隙为3 mm竖直窄矩形通道堵塞事故开展全流场可视化实验研究,对比分析70%阻塞率下边缘堵塞和中心堵塞工况流场结构的差异性。研究发现:边缘堵塞的流场结构比中心堵塞的流场结构更复杂,边缘堵塞工况会因流道阻塞形成更大的回流区,同时在高雷诺数（Re）下会形成壁面分离涡;边缘堵塞更不利于流体热量的导出,其回流区内漩涡的涡量更小,漩涡流动性更差、运动频率更复杂;同时边缘堵塞和中心堵塞内漩涡结构随Re变化趋势也完全相反。