基于流固耦合的铅铋回路冷却器应力分析

基于流固耦合的方法对KYLIN-II液态铅铋回路中的冷却器进行了应力分析与强度评定.首先在ANSYS Fluent中进行计算流体动力学CFD(Computational Fluid Dynamics)分析,获得了冷却器中准确的温度分布;然后将冷却器的温度以热载荷的形式导入ANSYS Mechanical软件中,并考虑流体的静压载荷,设计了两种不同工况,开展冷却器结构静力分析;最后基于JB 4732-95标准对计算结果进行应力分类和强度评定.结果表明,换热管与管壳连接处存在应力集中现象,但结构仍然满足强度要求,冷却器的结构设计方案合理、可行.     

液态金属局部流速测量技术对比研究

流场分布会影响能源系统关键设备内的流量、温度、氧浓度及应力分布,获取准确流场分布可提升结构设计能力及系统运行的可靠性。为选择先进核能系统金属冷却反应堆内合适的液态金属流场测量方式,分析适用于液态金属的局部流速测量技术,对比不同测量技术的研究进展及优劣。结果表明,当前尚未有适用于工程的成熟商业化金属流场测量仪器,介入式方法中,皮托管、电磁探针及电涡流探针的技术成熟度较高;非介入式方法中,超声多普勒技术成熟度最高,电磁感应成像应用前景较好。在此基础上,针对典型反应堆内运行环境推荐测量技术,其中电磁感应法因无需添加粒子、时间分辨率高而具有更广适用性。     

液态金属绕流管束流动传热进展

基于液态金属的螺旋管式换热器具有紧凑、换热能力强的特点，在热化学制氢、第四代核能、太阳能高温热发电、余热回收等能源化工系统极具价值，液态金属绕流管束流动传热问题越来越受到重视。然而，绕流管束湍流传热较复杂，实验和数值模拟难度较大，目前尚未有相关可靠文献综述，阻碍了该类换热器设计与技术进步。本文回顾了液态金属绕流管束相关研究，首先指出了液态金属流动传热特性与其他流体的异同，然后简述并比较了液态金属流动传热经验关系式，推荐了该类型换热器设计的流动传热经验公式，紧接着应用经验关系式分别对比了不同工质绕流管束、液态金属流经不同流道的流动传热性能。指出液态金属湍流传热具有一定强化潜力，且绕流管束带来形阻较大，建议采取减阻措施。本文为后续涉及液态金属绕流管束的换热器设计提供了参考。     

棒束通道防腐蚀特性数值研究

为获得先进反应堆中燃料组件通道表面防腐蚀层的生成情况，以对反应堆运行策略分析提供支撑，本文提出了一套棒束通道中氧输运分析计算模型，结合计算流体动力学方法，对燃料组件典型19棒束通道内的防腐蚀层生成情况进行了分析。获得了棒束通道内的流场、温度场以及两种入口氧浓度、三种运行时间下的棒束氧浓度分布情况以及棒束表面防腐蚀层的生成情况。研究结果表明，棒束通道中防腐蚀层的生成主要与温度、初始氧浓度以及运行时间有关，对于现有模型来说，定距条与棒接触点附近是防腐蚀层难以形成的主要区域，需要重点关注。本文的计算方法及结果将对反应堆运行策略评价提供支撑。