棒束间复杂流动传热模拟计算

采用多孔体模型对流体在棒束间的复杂流动传热进行了模拟计算，并将模拟计算结果与实验数据进行了比较。对该问题的研究结果可应用于快堆安全分析以及工业换热设备内流场和温场的模拟计算。     

海洋条件对棒束间湍流流动传热的影响

对海洋条件下典型7棒束和4棒束通道内的流体流动传热特性进行理论分析.分析结果表明,在海洋条件下,由于流速的波动,加热管壁上始终有周期性变化的蓄热存在.在7棒束通道内,由于四周壁面和加热管管壁的限制作用,垂直于流动方向的附加力对流体的影响非常小,流体的流动和传热特性主要由轴向湍流强度和入口流速决定.而在4棒束通道内,由于...     

棒束定位格架流动和传热特性研究综述

定位格架是反应堆堆芯燃料组件关键部件之一。定位格架的存在影响了堆芯的各种热工水力性能。性能优良的定位格架能改善堆芯燃料组件热工水力性能，提高临界热流密度而不致太增加压力损失。本文就国内外对带定位格架棒束通道内流动和传热特性研究现状和研究结果进行了综述。     

7棒束超临界氟利昂流体流动传热数值分析

超临界水冷堆相对目前压水堆具设备简化、热效率高等显著优点,而相关实验研究公开资料受到研究成本和实验技术限制相当有限,数值分析在超临界流动传热方面的应用逐渐广泛却缺乏相应的实验数据验证。在7棒束内超临界氟利昂流体流动传热实验的基础上,采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件STAR-CCM+、子通道软件COBRA-SC分别对三种典型工况的流动传热进行数值分析。对壁面温度的预测结果表明,流体温度低于拟临界点条件下,STARCCM+的计算结果低于实验值,温度误差在8%内;流体温度高于拟临界点条件下,STAR-CCM+的计算结果高于实验值,温度差值在16%内。改造后的COBRA-SC程序计算得到的典型通道流体温度与STAR-CCM+结果一致,且COBRA-SC的计算对壁面温度做出了十分接近于实验值的预测。研究表明,STAR-CCM+和COBRA-SC均能对棒束内超临界流体流动传热做出了较好的趋势预测,但对于流体温度跨越拟临界点温度条件下的模型需要进一步完善。     

超临界水四棒束传热数值分析

超临界水冷堆(SCWR)开发的关键是棒束内超临界水(SCW)的热工水力特性。本文针对超临界水四棒束流动传热实验进行CFD数值模拟,SSG湍流模型的计算结果与实验结果吻合良好。分析结果表明,流动方向对棒束截面内流量分布有显著影响。与下降流相比,尽管上升流时棒束间流动搅混较弱,但上升流时棒束截面流量及壁面周向温度分布更加均匀,加热棒壁面温度更低。可见,棒束横截面上的流量分布是影响加热棒壁面流动传热的主要因素。     

三角形排列的紧密栅元棒束内流动行为的数值模拟

对三角形排列紧密栅元通道内的空气湍流流动进行了数值研究,系统考察了涡粘性和雷诺应力两类湍流模型模拟紧密栅元通道内流动特征的适用性.结果表明:SSG雷诺应力模型对流动有较好的模拟,这说明湍流各项异性的模拟在紧密栅元中十分重要;不同雷诺数和几何结构下的模拟显示,二次流的大小和雷诺数的相关性不大.但随着棒间距和棒径比(P/D)的增大,二次流减小.     

液态铅铋合金管内流动传热特性研究

为研究液态铅铋合金的流动传热特性,建立了相应的实验台架,并开展了传热特性试验,获得了1组针对液态铅铋合金的传热关系式。同时使用Fluent程序对圆管内铅铋合金的流动换热进行了模拟计算,以研究不同湍流普朗特数模型和不同湍流模型的选取对计算结果的影响。根据计算结果,探讨了不同湍流普朗特数模型对计算结果的影响,并得到了不同Peclet数下推荐使用的物理模型。     

5×5花瓣形燃料棒束组件内单相流动与换热特性数值模拟研究

相较于传统圆柱形燃料棒,花瓣形燃料棒具有安全裕量高等优点,研究其在压水堆运行工况下的热工水力特性具有重要意义。本文通过STAR-CCM+对5×5花瓣形燃料棒束组件进行数值模拟研究,计算并分析了组件内二次流速度、温度、换热系数等关键热工参数,获得了入口流速、螺旋节距对组件内部流动与换热特性的影响规律。计算结果表明：花瓣形燃料棒的螺旋结构可增强冷却剂的横向流动,同一高度上燃料棒表面温度分布具有周期性,增大入口流速可增强燃料棒的表面换热,消除温度分布的不均匀性。此外,螺旋节距大于750 mm,燃料棒换热性能与无扭转的燃料棒相差不大,甚至更低。     

棒束内超临界水传热实验研究

在中国广核集团有限公司和上海交通大学共建的超临界水多功能实验装置上,针对两种不同节径比(P/D)的棒束通道开展了超临界水流动传热实验,获得了传热实验数据,观测到了通道内棒束间明显的周向温度不均匀现象和定位格架导致的传热强化现象。通过对各种热工水力参数的实验研究,得出超临界水流动传热结论:随热流密度的增加,传热系数逐渐减小,棒束壁温周向不均匀程度逐渐增加;随质量流速的增加,传热系数逐渐增大,棒束壁温周向不均匀程度逐渐减小;随压力的逐渐升高,传热系数少许降低;随P/D的减小,棒束通道内的传热明显增强。     

2×2棒束内超临界水传热特性数值研究

复杂通道是介于典型通道和典型栅元之间的几何结构,在通道形状、加热方式等方面更接近于原型组件。本文以小棒束2×2结构为分析对象,采用计算流体力学(CFD)工具分析组件内的温场特征,并讨论热流密度、质量流速等热工参数对通道平均换热系数的影响。结果表明,减小热流密度、增加质量流速都会增强换热。棒束结构的壁面温度分布存在明显的周向不均匀性,固体壁面导热会有效抑制这种周向不均匀性,进而增强通道的换热能力。     

棒束再淹没传热试验研究

采用21根束棒元件研究系统压力对再淹没传热的影响。试验参数范围为:系统压力为0.1—0.4MPa,入口淹没率为14.5—39.5mm·s~(-1),加热功率为0-0.116kW·m~(-1),初始壁温为380—540℃,入口水温为25-40℃。实验结果表明:再湿速度、传热系数和骤冷温度随系统压力的增加而增加。     

快堆钠池三维稳态与非稳态流动传热的数值研究

采用ＦＡＳＴＯＲ－３Ｄ程序对快堆钠池进行计算。该程序基于ＳＩＭＰＬＥＣ算法和交错网格的三维流动传热模拟程序，程序中应用多孔介质模型模拟流场中障碍物的影响。在稳态计算的基础上，对温度小波动、停堆和停泵３种非稳态工况进行了模拟计算，并对得到的流场和温度场数据进行了分析。结果表明：ＦＡＳＴＯＲ－３Ｄ程序具有良好的稳定性，所采用的多孔介质模型的合理性由计算结果与钠池的几何结构相符得以证实。停堆和停泵事故工况下的计算结果符合低流速的基本特征。     

燃料组件中冷却剂流动与传热的数值分析

采用多孔介质分析方法，引进体积孔隙率、表面穿透率、局部阻力、局部热源等概念，发展了１套用于反应堆堆内各构件中流动与传热特性分析的通用计算机软件。为了减少数值耗散，在能量方程求解中采用了Ｚｈｕ和Ｒｏｄｉ提出的ＳＯＵＣＵＰ格式。作为数值算例，对有１９根燃料棒的六角形燃料组件内的三维流动与传热特性进行了数值模拟，并与实验结果进行了比较，证实了本软件的可靠性和有效性。     

螺旋管换热器传热管动力特性的试验及数值分析

介绍了模拟高温气冷堆蒸汽发生器螺旋式传热管的螺旋管动力特性试验模型;对单根螺旋管在不同支撑条件下的动力特性进行试验研究的方法;动力特性的一些规律;并用有限元方法对试验模型的固有频率进行了数据分析。由计算结果和试验结果比较看出,本文建立的有限元计算模型可对螺旋式传热管的固有频率进行有效的预测。     

导热对不均匀边界放热及最大热流影响的分析和试验

文章阐述了导热和几何尺寸对平均传热系数和最大局部热流的影响,对之进行了分析并提供了研究试验的结果。计算分析和试验都是针对环形流道进行的。流道内侧为肋化管,外侧为光滑管。为进行计算分析,专门发展了二维计算程序“CONDU”。分析表明:导热和几何尺寸对平均传热系数和最大局部热流有重要影响。相似性分析表明,对于实践中有重要意义的某些场合,有必要引进一个与导热和几何尺寸有关的修正函数。此分析的主要结果已得到实验的证实。     

快堆钠池传热流动三维模型与数值模拟

针对快中子增殖反应堆钠池的流动传热特点，以质量、动量、能量守恒定律为基础，建立有关快堆钠池流动传热的三维数学模型。池内流动域中障碍物对流动和传热的影响采用空隙率和穿透率的概念来描述；钠池与其围护结构的传热关系采用耦合计算方法求解。编写了基于压力校正法和交错网格的三维流动传热模拟计算程序ＦＡＳＴＯＲ－３Ｄ。该程序通过了若干经典算例的验证计算，并应用于实际的三维钠池流动传热模拟，获得了大量的预测数据。附属软件ＤＶ以色彩表达流场、温度场等三维物理量的大小强弱，实现了大批量数据的可视化分析。     

有界域轴向流动棒束流致振动附加质量力模型

基于Ｃｈｅｎ有界域静止流体中棒束流致振动数学模型,给出了有界域轴向流动中棒束流致振动的过程中附加质量力的具体表达式,并分析了棒束几何参数对流体力系数的影响。     

卧式螺旋管压力降脉动瞬态及时均传热特性研究

在中低压条件下，以水为工质，实验研究了卧式螺旋管中发生压力降型脉动时的瞬态和时均换热特性，给出了脉动过程中管截面平均换热系数及周向不同位置处的换热系数分布随时间的变化规律，分析了脉动过程中的瞬态换热特性和机理，获得了压力降脉动时均换热系数计算式。     

卧式螺旋管式蒸汽发生器管内沸腾传热恶化的实验研究

报道了在高压汽水回路上进行的卧式螺旋管式蒸汽发生器管内沸腾传热恶化特性的实验结果，并对实验参数范围内出现的传热恶化进行了分类；分析和研究了出现恶化的条件及机理；给出了传热恶化时的热负荷关系式。