本文關(guān)鍵詞：反應(yīng)堆子通道內(nèi)超臨界水流動傳熱特性數(shù)值模擬研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超臨界水冷反應(yīng)堆(Supercritical Water Cooled Reactor,SCWR)是六種第四代未來堆芯中唯一的水冷堆。SCWR通道獨(dú)特而復(fù)雜,承受兆瓦級高熱流密度和強(qiáng)核熱反饋。由于受到高溫高壓等試驗(yàn)技術(shù)的限制,采用數(shù)值模擬的方法對反應(yīng)堆子通道在超臨界壓力下傳熱特性深入分析成為一種有效方式。以反應(yīng)堆棒束子通道為研究對象,在壓力23~28 MPa,熱流密度200~1000 kW/m2,質(zhì)量流速700~1300 kg/(m2·s),加熱管外徑8 mm,柵距比1.2~1.4的參數(shù)范圍內(nèi),采用計(jì)算流體力學(xué)軟件CFX 14.0,對反應(yīng)堆棒束子通道內(nèi)超臨界水傳熱特性及二次流動特性進(jìn)行數(shù)值模擬研究。通過對模擬結(jié)果與經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式預(yù)測值的分析,驗(yàn)證使用的物理模型及數(shù)值方法的合理性。同時(shí)將數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式進(jìn)行了對比分析。對反應(yīng)堆棒束子通道模型進(jìn)行湍流模型驗(yàn)證及網(wǎng)格敏感性分析,確定SSG湍流模型模擬子通道內(nèi)超臨界水傳熱特性。建立子通道窄縫區(qū)物理模型,經(jīng)湍流模型驗(yàn)證及網(wǎng)格敏感性分析確定SSG湍流模型模擬子通道窄縫區(qū)內(nèi)超臨界水二次流動特性。對子通道內(nèi)超臨界水流動傳熱特性進(jìn)行數(shù)值模擬研究。詳細(xì)分析了質(zhì)量流速、壓力、熱流密度以及柵距比對傳熱特性的影響。同時(shí)對子通道內(nèi)中心區(qū)和窄縫區(qū)傳熱不均勻性進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明,質(zhì)量流速增加,強(qiáng)化傳熱增強(qiáng)。大比熱區(qū)物性的劇烈變化引起了傳熱強(qiáng)化,在遠(yuǎn)離臨界壓力時(shí),流體的熱物性變化趨于平緩,傳熱強(qiáng)化降低。在較高質(zhì)量流速下中心區(qū)與窄縫區(qū)傳熱系數(shù)差值高于在較低質(zhì)量流速下的差值。隨著柵距比的增加,子通道周向壁溫分布趨于均勻,中心主流區(qū)與窄縫區(qū)換熱系數(shù)差值減小。對子通道窄縫區(qū)二次流動特性進(jìn)行數(shù)值研究。研究結(jié)果表明,子通道在與主流區(qū)垂直方向形成了明顯的二次流場,二次流由位于中心主流區(qū)和窄縫區(qū)之間的4個(gè)對稱漩渦組成。壓力、熱流密度和質(zhì)量流速對擬臨界區(qū)二次流結(jié)構(gòu)影響不大,但對二次流流場的強(qiáng)度有較大影響。隨著壓力和質(zhì)量流速的增加以及熱流密度的降低、均會使擬臨界區(qū)二次流流速與主流速度的比值逐漸升高。將數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果及經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式預(yù)測值對比分析,結(jié)果表明,數(shù)值模擬與試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的內(nèi)壁溫度與傳熱系數(shù)變化趨勢一致。在遠(yuǎn)離大比熱區(qū)的低焓值區(qū)和高焓值區(qū),數(shù)值模擬的結(jié)果能夠很好地預(yù)測超臨界水在子通道內(nèi)的傳熱特性。但大比熱區(qū)劇烈的物性變化,數(shù)值模擬結(jié)果與經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式預(yù)測值有一定偏差。本研究得到了國家自然基金(NO.51406026)和河南省高校創(chuàng)新人才計(jì)劃(NO.2012HASTIT018)的資助。
【關(guān)鍵詞】：超臨界壓力水 子通道 窄縫區(qū) 傳熱特性 二次流
【學(xué)位授予單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK124
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 符號說明9-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 研究目的及其意義11-12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3.1 超臨界流體試驗(yàn)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.2 超臨界流體數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 研究內(nèi)容15-18
• 2 超臨界水傳熱數(shù)值模擬方法18-26
• 2.1 數(shù)值傳熱簡介18-21
• 2.1.1 控制方程組18-19
• 2.1.2 數(shù)值方法簡介19-21
• 2.2 湍流模型分類21-24
• 2.3 CFX軟件介紹24-25
• 2.4 小結(jié)25-26
• 3 反應(yīng)堆棒束子通道流動傳熱模擬模型及敏感性26-34
• 3.1 棒束子通道模型26-29
• 3.1.1 物理模型及網(wǎng)格劃分26-27
• 3.1.2 湍流模型選擇27-28
• 3.1.3 網(wǎng)格敏感性分析28-29
• 3.1.4 邊界條件設(shè)置29
• 3.1.5 模擬工況29
• 3.2 子通道窄縫區(qū)模型29-32
• 3.2.1 物理模型及網(wǎng)格劃分29-30
• 3.2.2 湍流模型選擇30-31
• 3.2.3 網(wǎng)格敏感性分析31
• 3.2.4 邊界條件及模擬工況31-32
• 3.3 超臨界水物性變化32
• 3.4 小結(jié)32-34
• 4 反應(yīng)堆棒束子通道內(nèi)傳熱特性34-48
• 4.1 傳熱特性影響規(guī)律34-41
• 4.1.1 質(zhì)量流速的影響34-36
• 4.1.2 壓力的影響36-37
• 4.1.3 壁面熱流密度的影響37-39
• 4.1.4 柵距比的影響39-41
• 4.2 傳熱周向分布不均勻性分析41-47
• 4.2.1 質(zhì)量流速的影響44-45
• 4.2.2 壓力的影響45-46
• 4.2.3 壁面熱流密度的影響46-47
• 4.3 小結(jié)47-48
• 5 反應(yīng)堆棒束子通道內(nèi)二次流特性48-58
• 5.1 二次流流態(tài)分析48-51
• 5.2 二次流特性影響規(guī)律51-56
• 5.2.1 質(zhì)量流速的影響51-53
• 5.2.2 壓力的影響53-54
• 5.2.3 壁面熱流密度的影響54-56
• 5.3 小結(jié)56-58
• 6 傳熱特性數(shù)據(jù)對比58-64
• 6.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比分析58-59
• 6.2 經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式對比分析59-62
• 6.3 小結(jié)62-64
• 7 結(jié)論與展望64-66
• 7.1 主要結(jié)論64-65
• 7.2 展望65-66
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文66-68
• 致謝68-70
• 參考文獻(xiàn)70-74

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李滿昌;王明利;;超臨界水冷堆開發(fā)現(xiàn)狀與前景展望[J];核動力工程;2006年02期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李臻洋;超臨界水堆物理熱工程序研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2011年

  本文關(guān)鍵詞：反應(yīng)堆子通道內(nèi)超臨界水流動傳熱特性數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：288257