本文關(guān)鍵詞：定位格架對燃料組件流動傳熱特性影響的數(shù)值模擬研究

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【摘要】：定位格架是反應堆燃料組件的重要部件,影響著堆芯的熱工水力性能。開發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)的燃料組件需深入了解定位格架對熱工水力特性的影響,相比于周期長、費用高的實驗研究,CFD模擬已成為安全、快速的重要設計輔助手段之一應用CFD進行燃料組件內(nèi)定位格架對流動傳熱特性的影響分析具有重要工程價值和意義。 論文首先對國內(nèi)外研究燃料組件內(nèi)流動傳熱特性的相關(guān)文獻進行了總結(jié)分析,針對目前研究進展確定了本文研究內(nèi)容。首先是對燃料組件數(shù)值分析方法的探討,包括CFD分析所用到的幾何模型簡化,網(wǎng)格劃分方法及網(wǎng)格敏感性分析。其次是湍流模型對燃料組件流動與傳熱特性的影響,包括渦粘和雷諾應力兩大類6種典型。在此基礎上,探討格架特征結(jié)構(gòu)和攪混翼結(jié)構(gòu)對燃料組件流動傳熱特性的影響。 根據(jù)上述研究內(nèi)容,論文共建立了三種計算模型,包括單跨彈簧剛突模型、單跨簡化模型及多跨模型。在對格架幾何模型進行合理有效的簡化后,利用ICEM軟件生成了計算網(wǎng)格,通過Ansys CFX軟件獲得了棒束通道內(nèi)的流場分布特征、壓力損失及換熱特性等結(jié)果,并通過引入三個無量綱因子：渦流攪混因子、交叉流攪混因子以及湍流強度因子,進一步描述了棒束通道內(nèi)的復雜流場特性；并通過與相近實驗的對比,得到了適用于分析帶有格架的棒束通道內(nèi)流動傳熱特性的湍流模型。在格架結(jié)構(gòu)對流動傳熱影響的分析中,發(fā)現(xiàn)彈簧剛突結(jié)構(gòu)可強化冷卻劑的橫向流動,利于換熱,同時也增加了壓力損失；多跨模型計算結(jié)果則得到了流體流經(jīng)多層格架時的全程流動換熱特性。在攪混翼結(jié)構(gòu)的影響分析中,分別討論了攪混翼折彎角度的影響及兩種典型攪混翼結(jié)構(gòu)對流場的影響。論文研究成果為通過CFD方法開發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)的燃料組件提供了完善的技術(shù)支撐及數(shù)據(jù)參考。
【關(guān)鍵詞】：流動傳熱 燃料組件 定位格架 數(shù)值模擬 湍流模型
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TL352
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-24
• 1.1 研究背景和意義11-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-22
• 1.2.1 典型定位格架結(jié)構(gòu)設計12-14
• 1.2.2 燃料組件流動傳熱實驗方法研究14-15
• 1.2.3 燃料組件流動傳熱數(shù)值方法研究15-19
• 1.2.4 攪混翼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計19-22
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容22-24
• 2 數(shù)值分析模型24-41
• 2.1 引言24
• 2.2 控制方程24-26
• 2.3 幾何模型26-28
• 2.3.1 條帶簡化26-27
• 2.3.2 單跨格架幾何模型27-28
• 2.3.3 多跨格架幾何模型28
• 2.4 網(wǎng)格劃分及敏感性分析28-37
• 2.4.1 單跨格架網(wǎng)格劃分29-31
• 2.4.2 多跨格架網(wǎng)格劃分31-32
• 2.4.3 網(wǎng)格敏感性分析32-37
• 2.5 實驗驗證模型37-40
• 2.6 小結(jié)40-41
• 3 湍流模型影響分析41-57
• 3.1 引言41
• 3.2 湍流基本方程41-47
• 3.2.1 渦粘模型42-45
• 3.2.2 雷諾應力模型45-47
• 3.3 求解設置47-48
• 3.4 結(jié)果分析48-55
• 3.4.1 分析方法48-49
• 3.4.2 沿程壓降分析49-50
• 3.4.3 攪混特性分析50-52
• 3.4.4 換熱特性分析52-55
• 3.5 小結(jié)55-57
• 4 格架結(jié)構(gòu)影響分析57-69
• 4.1 引言57
• 4.2 單跨格架彈簧剛突影響分析57-63
• 4.2.1 模型求解設置57-58
• 4.2.2 流場特性分析58-60
• 4.2.3 流動損失及換熱特性分析60-63
• 4.3 多跨格架63-67
• 4.3.1 模型求解設置63-64
• 4.3.2 流場特性分析64-65
• 4.3.3 流動損失及換熱特性分析65-67
• 4.4 小結(jié)67-69
• 5 攪混翼結(jié)構(gòu)影響分析69-83
• 5.1 引言69
• 5.2 攪渾翼幾何模型69-70
• 5.3 折彎角度影響分析70-77
• 5.3.1 流場特性分析70-74
• 5.3.2 流動損失及換熱特性分析74-76
• 5.3.3 攪混特性分析76-77
• 5.4 攪混翼形狀影響分析77-82
• 5.4.1 流場特性分析77-79
• 5.4.2 流動損失及換熱特性分析79-81
• 5.4.3 攪混特性分析81-82
• 5.5 小結(jié)82-83
• 6 結(jié)論與展望83-85
• 6.1 結(jié)論83-84
• 6.2 展望84-85
• 參考文獻85-89
• 索引89-93
• 作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果93-97
• 學位論文數(shù)據(jù)集97

【參考文獻】

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本文編號：1003894