稠密带缠绕丝棒束阻力特性研究

为获得稠密布置燃料组件的阻力系数,应用稠密带缠绕丝棒束进行实验研究,拟合阻力系数关系式,并将关系式与经典Rehme关系式进行比较分析。结果表明Rehme关系式不适用于本实验棒束。同时应用计算流体力学(CFD)方法、剪切应力输运模型(SST)湍流模型对实验进行模拟,获得棒束内部的流动形式、压力场和沿程阻力系数,并与实验结果进行对比。结果表明CFD方法可作为预测稠密带缠绕丝棒束单相流动阻力系数的参考。     

关于反应堆元件棒束中的湍流交混

本文详细分析了棒束子通道间湍流交混的微观机理,借助一种湍流模型,从理论上推导出了对任何形式排列棒束子通道皆适用的单相流体湍流交混无因次通用方程:其中, 对几何因子K从理论上进行了定性预测,并根据有关文献[2,3,4,5,9]实验结果得到了几何因子K的经验关系式。以此关系式代入通用方程后能很好地关联文献[9]的全部实验数据,并能将其他研究者[1—7]在各种不同几何参数下得到的实验结果很好地统一于其中。     

水纵向流过有限棒束流道的湍流流速分布

我们在一低压卧式水力迴路上进行了正方形外壳(65×65毫米)的有限棒束流道(流态已达稳定时)的湍流流速分布试验.测量了s/d=1.63的有限棒束中心的中央单元流道的局部流速分布线.流道有正方形和正三角形排列的二种.试验结果与笛斯勒-泰勒方法的计算进行了比较.还测量了三种正方形排列的有限棒束流道s/d=1.28,1.33,1.63;S″=3.1,1.6,3.6毫米)各中央单元流道中心处的速度以及最边棒壁和盒壁间的速度.测量局部流速都采用了不锈钢注射针制成的外径等于0.5毫米(内径为0.25毫米)的毕托管.     

脉动流条件下棒束通道阻力特性研究

受海洋条件影响,浮动核反应堆（FNR）回路冷却剂会发生周期性流量波动现象,影响系统热工水力特性。为研究这一现象,对脉动流条件下5×5燃料棒束的阻力特性进行了试验研究。试验的周期平均雷诺数Re_ta＝0.8×10³～9×10³,脉动幅值Au＝0.2～0.8,无量纲频率ω′^1/2＝1.26～2.81。试验结果表明：脉动流条件下流体加速会导致瞬时阻力系数大于对应雷诺数的稳态值,减速会使瞬时阻力系数小于稳态值,且这一偏离值随流体流速的减小而增大。此外,在脉动流过程中,周期平均摩擦阻力系数λta和局部阻力系数kta都大于对应平均雷诺数下的稳态值。通过提出无量纲参数C_f＝λ_ta/λ_st和C_sg＝k_ta/k_st来评价脉动流对周期平均阻力系数的影响。C_f和C_sg随Au和ω′^1/2的增加而增加,随Re_ta的增加而减少。且在相同的脉动流参数下,C_sg小于C_f,说明流体波动对定位格架局部阻力的影响较小。最后,通过量纲分析,根据阻力系数的变化规律建立了预测λta和kta的计算关系式,得到了较好的预测结果。     

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。     

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   

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   

5×5定位格架棒束通道阻力特性研究

采用数值方法对5×5定位格架棒束通道的阻力特性进行研究。采用常用的减小弹簧、刚凸高度,使其与燃料棒间留有微小间隙的方式对格架进行几何建模,发现计算得到局部阻力系数明显小于实验值,分析原因并参考面接触的思路,提出改进的格架几何模型,并采用不同湍流模型进行数值模拟,得出SST模型计算的结果与试验值符合很好。利用改进的模型研究搅混翼及其他部件的阻力特性,发现搅混翼在格架局部阻力系数中所占的比重很小,但其引发的横向流使格架下游的摩擦阻力增加。     

含绕丝棒束低流速时阻力特性的实验研究

钠冷快堆含绕丝棒束组件低流速时的摩擦阻力特性,是设计钠冷快堆非能动事故余热排出系统的重要参数。使用水作为测量介质,采用改进的液柱测压方法,准确测量了一个有机玻璃材质37棒绕丝棒束组件雷诺数Re=200～1 100时的摩擦阻力特性。结果表明,被测量组件从层流向湍流转捩的临界Re为370。组件的入口段长度随着流速的增加而增大,随着流动开始向湍流转变而减小。现有的绕丝棒束摩擦阻力系数经验公式中,UCTD公式与实验值最接近：在层流区,UCTD公式高估了约7%,在层流向湍流转换区,UCTD公式计算值与实验值基本一致。同时,UCTD和CTS公式还高估了组件从层流向湍流转捩的临界Re。     

模拟元件棒束内子通道间单相湍流交混的实验研究

本文采用因次分析方法导出了描述子通道间单相湍流交混横流流率的无因次方程式,用化学示踪法测量了近似方形排列子通道间单相湍流交混横流流率,并且得到了无因次方程式的系数及指数。实验包括五种间距直径比——0.131、0.224、0.238、0.329、0.402,而子通道雷诺数范围为5×10~3—9×10~4。本文所得到的关系式(?)=0.0092(?)~(0.212)(?)~(0.973) Re~(0.973)和其他研究者对各种不同几何参数所得到的结果吻合得很好。     

花瓣形燃料元件棒束通道内过冷流动沸腾特性数值研究

花瓣形燃料元件具有换热性能强和无需定位格架等优点,能进一步提高反应堆的功率密度和经济性。为此,本文利用欧拉两流体模型,同时结合RPI壁面沸腾模型,对2×2花瓣形燃料元件棒束通道内过冷流动沸腾特性开展数值研究。通过圆管过冷沸腾实验数据验证了模型的准确性。开展了流速和热流密度参数对花瓣形燃料元件棒束通道内流动、换热及空泡份额分布影响的数值研究。结果表明,通道内冷却剂的流动速度分布不均匀;横向流动沿主流方向存在波动;空泡份额在燃料元件的内凹弧与外凸弧处表现出较大差异;同时,由于流场和换热形式的不同,导致燃料元件的周向壁面温度呈现不均匀分布,横向流动的存在影响着壁面热流分配情况。     

棒束通道内定位格架的两相流动局部阻力实验研究

在常温、常压条件下,对竖直3×3棒束通道内定位格架的单相及两相局部阻力特性进行了实验研究。单相流动实验时,水雷诺数的变化范围为290~18 007;两相实验时,气相、液相表观速度变化范围分别为0.013~3.763m/s和0.076~1.792m/s。利用单相实验数据得到的定位格架局部阻力系数计算关系式,用两相实验数据对均相流模型中8种不同的两相等效黏度计算方法进行了评价。Rel9 000时,Dukler模型的预测效果最好;Rel≥9 000时,McAdams计算方法预测效果最好;基于所有数据,Dukler模型的计算值与实验值吻合最好,平均相对误差为29.03%。考虑了质量含气率、两相雷诺数及气液相密度的影响,对Rel9 000时的实验数据进行了拟合,得到的经验关系式的计算值与实验值符合较好。     

HFETR 80盒元件堆芯的研究

从理论分析和运行结果比较了高通量工程试验堆(HFETR)80盒、60盒燃料元件堆芯的性能。结果表明,HFETR 80盒元件堆芯在允许功率、材料辐照和单晶硅掺杂、钼-锝同位素生产等方面与60盒元件堆芯性能相同。80盒元件堆芯更有利于500kW试验回路入堆后堆的运行,有利于大幅度提高高比度~(60)Co医疗源产量和元件利用率。和60盒元件堆芯实     

5×5螺旋十字型棒束组件阻力与交混特性实验研究

本文对5×5螺旋十字型棒束(HCF)组件进行热工水力实验,获得了HCF组件的阻力系数和交混系数。测量了螺旋十字型棒束组件的沿程压降,并拟合了阻力系数关系式。基于能量平衡法对HCF组件的交混特性进行了分析。将低温水直接注入棒束组件的子通道中,通过测温导管将T型热电偶固定在子通道的中心位置,并测量了各子通道内的水温分布。HCF组件内的横向交混由湍流交混和流动后掠组成,定义等效交混系数来分析HCF组件内的横向交混率。HCF组件的等效交混系数不随雷诺数的增加而明显变化,其均值为0.019。将等效交混系数输入子通道分析程序Cobra-tf中,计算了子通道内的水温分布。结果表明,水温分布的实验值和计算值符合良好,平均偏差为0.16 ℃。     

带格架四棒束超临界水流动传热数值分析

棒束内超临界水流动传热是超临界水堆堆芯热工水力研究的重要内容,但对其认识还十分有限。本文针对四棒束内超临界水的流动传热现象开展数值模拟,特别分析了定位格架对棒束通道内流动和传热的影响。结果表明,采用SSG湍流模型计算所得到的棒束壁面温度和实验结果吻合良好,定位格架的存在影响下游流体的速度分布,显著提高格架下游的传热特性,交混系数有大幅上升,使得加热棒周向壁面温度分布更加平均,最高温度出现位置发生改变。     

棒束热工水力分析的综述

本文总结了棒束热工水力分析的三种方法:1.子通道分析;2.具有体积空隙率、表面穿透率、分布阻力和分布热源(或热汇)的多孔介质法;3.采用拟合边界坐标系的基准捧束热工水力分析。文中阐述了各种方法的主要优缺点。     

两流程2×2棒束超临界水传热实验研究

为支持欧盟2×2燃料组件入堆考核实验,开展了2×2棒束内超临界水传热实验研究。设计了两流程实验段,两流程之间通过矩形金属框隔离。2×2加热棒束通过定位格架安装在金属框中,超临界水通过第1流程向下流动然后进入第2流程冷却加热棒,第1流程通过金属框吸收第2流程流体的热量而温度升高。在2×2棒束横截面上存在明显的周向温度分布不均匀性。系统分析了实验参数包括质量流速、热流密度和实验压力对棒束平均换热系数的影响。结果表明,系统参数对棒束传热的影响规律与对单管和环管的一致。     

带定位格架12根束棒水强制对流放热试验研究

一、引言文献[1]曾为6根束棒(即1/2束棒组件)稳定区放热作了试验,但人们对整体12根束棒组件稳定区放热系数是否与6根束棒情况一样,还不清楚,有待检验,文中对6根束棒与12根束棒进行了比较,并比较了文献[2],[3]的关系式,得到较合理的计算带定位格架的关系式;在此同时,对束棒流道采用有效热当量直径与水力当量直径两种方法处理数     

带绕丝2×2棒束超临界水传热实验研究

针对两流程带绕丝定位的2×2棒束实验本体,开展了超临界水的流动传热实验研究。实验结果表明,在带绕丝的2×2棒束中,同一横截面上存在显著的周向温度不均匀现象。在较小的G/q工况下出现传热恶化现象,且存在二次恶化现象。由于绕丝的搅混作用,流道下游的传热恶化得到抑制。实验表明,棒束传热规律与单管类似,对比结果指出Bishop等（1964）的计算公式能较好地预测实验结果。同时与不带格架的2×2棒束相比,绕丝具有强化传热的作用。     

棒束通道中燃料棒壁面温度的子通道分析

燃料棒的壁面温度是反应堆设计和运行过程中需要关注的重要参数之一。本文利用子通道程序对燃料棒壁面温度进行模拟,通过与实验数据对比,分别分析了子通道程序中的单相和两相换热模型。单相换热模型中,采用适用于棒束的Weisman公式与常用的D-B公式对比计算并最终选用Weisman公式。两相换热模型中,选用RELAP4公式包进行计算并对其判断准则做了简要分析。最终通过对空泡份额模型的对比,选择了Modified Armand模型,获得了较为准确的计算结果。