在壓水堆燃料組件的定位格架下游,局部擾動沿流動方向逐漸衰減,流場最終趨于穩(wěn)定。光滑棒束區(qū)冷卻劑的湍流流動和交混特性是影響反應堆經(jīng)濟性和安全性的重要因素,有必要進行深入研究。本文采用粒子圖像測速（PIV）與數(shù)值模擬（CFD）相結(jié)合的方法,對3×3小規(guī)模棒束內(nèi)水的流動特性進行研究,得到了一階平均流速以及二階湍流統(tǒng)計信息。結(jié)果表明,中心子通道的速度明顯高于棒間隙區(qū),但軸向均方根速度呈現(xiàn)出相反的變化趨勢。在相鄰子通道橫向速度梯度的作用下,棒束內(nèi)出現(xiàn)了大尺度的流量脈動現(xiàn)象,且脈動波長隨雷諾數(shù)的增加而增大。此外,實驗得到的湍流交混系數(shù)較壓水堆采用的Castellana公式預測值偏高10%左右,這一偏差隨雷諾數(shù)的增加有減小的趨勢。 

【文章來源】：原子能科學技術. 2020,54(09)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

實驗回路系統(tǒng)

1.2 實驗段棒束實驗段結(jié)構如圖2所示,去離子水由底部進入實驗段,在腔室內(nèi)充分混合后向上流經(jīng)3×3棒束區(qū),隨后在頂部腔室匯集后流出實驗段。3×3棒束由直徑為9.5 mm的不銹鋼棒組成,相鄰棒的中心距為12.6 mm,實驗段水力當量直徑為7.54 mm。中部為長度280 mm的透明區(qū)域,其中6根不銹鋼棒由透明FEP管代替(如橫截面A-A),外壁由亞克力玻璃加工成型,通過法蘭與上游和下游實驗段連接。25 ℃時FEP的折射率為1.338,與水的折射率1.33非常接近,通過匹配折射率的方法能減小兩種材質(zhì)交界面附近示蹤粒子的位移誤差。此外,FEP管外徑設計為9.5 mm、壁厚設計為0.5 mm,薄壁可保證測量區(qū)處于高透明狀態(tài)。在實驗棒束與頂部和底部腔室以及法蘭連接的位置均安裝有定位格架,用來支撐和定位不銹鋼棒。本實驗主要關注棒束穩(wěn)定流動區(qū)的湍流特性,定位格架的結(jié)構不同于真實燃料組件中的格架,而是在實現(xiàn)定位作用的同時最大限度地增加流通面積,減小對流場的干擾。

LES的思想是使用濾波函數(shù)在空間濾波,將湍流分為大尺度渦和小尺度渦,其中大尺度渦直接求解,而小尺度渦則采用亞格子尺度模型進行模化,過濾尺度主要取決于所劃分的網(wǎng)格。LES的橫截面網(wǎng)格劃分如圖3所示,近壁面第1個網(wǎng)格距離設置為0.003 mm,徑向網(wǎng)格伸展率為1.2,沿流動方向和每根棒周向分別設置151和180個網(wǎng)格節(jié)點,總網(wǎng)格數(shù)為1 600萬。計算過程中最大y+約為0.2,沿展向和流動方向的空間分辨率分別為9.5和76.2,滿足大渦模擬的分辨率要求[9]。雷諾時均模擬的橫截面網(wǎng)格劃分與圖3類似,經(jīng)網(wǎng)格無關性驗證后總網(wǎng)格數(shù)選取為300萬。2.3 計算模型與求解設置

【參考文獻】：
期刊論文
[1]棒束通道內(nèi)定位格架攪混特性PIV可視化研究[J]. 李興,譚思超,祁沛垚,米爭鵬,何宇豪.  原子能科學技術. 2019(04)
[2]激光誘導熒光技術對棒束通道內(nèi)定位格架攪渾特性研究[J]. 黃云龍,譚思超,米爭鵬,李興,蘇建科.  原子能科學技術. 2018(05)



本文編號：3450928