基于CFD方法的棒束通道内临界热流密度预测

为研究棒束通道内临界热流密度现象,采用基于对气、液两相分别建立基本守恒方程的欧拉两流体六方程模型和改进的壁面热流密度分配模型,利用CFD商用软件FLUENT 14.5对捷克大型水介质实验回路上开展的临界热流密度（CHF）实验进行数值模拟。通过计算获得CHF发生前、后计算域内重要热工水力参数的分布及CHF发生值,将CFD计算获得的CHF与实验测得值进行对比,结果表明,大多数工况的偏差在±30%以内,证明了欧拉两流体模型结合改进的壁面热流密度分配模型对CHF预测的准确性。本研究可为复杂结构的CHF预测提供依据。     

长棒束临界热流密度实验研究

提供了用组装式长棒束取得的95个临界热流密度实验数据,介绍了实验本体的结构特点及适应长棒束临界热流密度研究的实验方法和数据处理结果。实验是在高压热工回路上完成的。棒束为3×3正方形排列,水由下而上垂直流过棒束。组装成棒束的电加热实验元件的直径为9.5mm,棒中心距为12.6mm,轴向热流密度均匀分布,有效加热长度2200mm。实验参数范围是:压力p=14.4～15.7MPa,质量流速W_g=1204～3545kg/(m~2.s),临界点含汽量X_c=(-17.3～15.7)％。全部实验数据按截面平均法在VAX机上进行了综合处理,得到了适用于上述参数范围的临界热流密度经验关系式。公式计算值与实验数据比较的标准偏差为6.5％。     

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。     

压水堆燃料组件临界热流密度验证实验

开展压水堆燃料组件5×5棒束非均匀加热临界热流密度实验;介绍大型热工实验装置、5×5全长棒束非均匀加热实验本体和实验方法,并与哥伦比亚大学HTRF装置临界热流密度(CHF)实验数据及CHF关系式预测进行比较。实验结果表明:大型热工实验装置与HTRF装置CHF实验结果具有较好一致性。     

燃料组件导向管冷壁效应对CHF影响试验研究

燃料组件临界热流密度（CHF）性能是压水堆堆芯热工水力设计和安全分析的基础,对反应堆的安全运行至关重要。本文采用非均匀加热典型栅元和导向管栅元两组CHF试验数据开发了具有针对性的CHF关系式并对比研究了导向管冷壁对CHF的影响,获得了导向管冷壁效应因子。研究结果表明,针对轴向功率非均匀加热,在边界条件一致的情况下导向管的存在不会降低棒束的平均功率,但会导致烧毁点的位置发生变化并使得CHF降低,导向管冷壁效应因子约为8%。     

压水堆堆芯临界热流密度的预测方法综述

针对压水堆堆芯临界热流密度(CHF)预测这一重要科学问题,分析了棒束中存在的格架效应、冷壁效应和非均匀加热效应对CHF的影响,对比了基于不同假设的6类CHF机理模型,给出了棒束CHF关系式的开发途径,并得出了CHF机理模型和经验关系式在棒束CHF预测上的优缺点。建议进一步充实已有的CHF实验数据库,优化CHF关系式的开发方法,并积极开发棒束CHF机理模型。     

适用于新型PWR燃料组件的CHF关系式的开发及应用

以中国核动力研究设计院（NPIC）的棒束临界热流密度（CHF）实验数据为依据，基于具有自主知识产权的子通道分析程序CORTH，采用最小偏离泡核沸腾比（DNBR）点法开发了适用于新型压水堆（PWR）燃料组件的CHF关系式（CF-DRW关系式）并对其进行了应用分析。典型事故分析结果表明，采用CF-DRW关系式的计算结果相比FC-2000关系式具有相当或者更大的热工裕量。      

测量和预测棒束CHF数据对比方法研究

通过采用子通道程序FLICA建模分析5×5棒束临界热流密度试验,并分别采用直接代入法(DSM)和能量平衡法(HBM)两种方法利用已有临界热流密度关系式获得计算的临界热流密度,并将计算的临界热流密度与试验获得的临界热流密度对比分析,探讨了棒束临界热流密度试验数据的处理方法。结果表明,在棒束临界热流密度试验数据与已有关系式计算数据的对比中,HBM是一种更合理的方法。     

棒束子通道CHF机理模型开发及初步验证

目前棒束通道中临界热流密度的预测多基于实验关系式,受限于特定的适用范围,无法有效外推或外推后预测精度下降。为满足不同轻水堆中临界热流密度的预测要求,有必要开发适用于不同几何尺寸及热工边界的宽范围临界热流密度预测方式。本文以子通道分析方法为基础,考虑偏离泡核沸腾和干涸两类临界现象,通过耦合子通道分析程序与临界热流密度机理模型,实现对棒束通道中临界热流密度的计算。通过与临界热流密度实验数据的对比,初步证明了耦合程序对棒束通道中临界热流密度具有较好的预测精度。     

RELAP5对自然循环下临界热流密度的数值分析

临界热流密度(CHF)是导致沸腾传热变化而使发热元件表面发生传热恶化的现象。RELAP5等系统程序的CHF模型对于传热系统的安全分析有重要影响。基于RELAP5程序对单棒及三棒束自然循环CHF实验进行建模,并在CHF实验数据基础上对RELAP5中CHF预测值进行对比分析。实验装置是带有一个向上流动通道的自然循环回路。其中单棒束加热测试段由一根轴向非均匀加热的电加热棒及圆管外壁组成的环管状流道,三棒束流道由三根相同的轴向非均匀加热棒与三叶型的外管组成。实验条件为低压、低流量的自然循环流动:入口压力110～270 kPa、入口过冷度为10～70 K、自然循环流量0～400 kg/(m2·s)。依次以质量流量、入口压力和过冷度为基准参数对比分析实验值和RELAP5预测值。结果表明在低压、低流量及自然循环条件下,RELAP5中的CHF预测值随着质量流量的增大而增大,与入口压力及过冷度之间的依赖关系不明显。通过对实验值与模型计算值的比较得到,单棒束RELAP5模型预测的CHF值偏高于实验值,而三棒束RELAP5模型的预测值较实验值偏低。