多層環(huán)形燃料組件流道局部阻塞研究
發(fā)布時(shí)間：2017-06-27 09:09
本文關(guān)鍵詞：多層環(huán)形燃料組件流道局部阻塞研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
【摘要】：流道阻塞事故是反應(yīng)堆中難以分析的事故。由環(huán)形燃料板組成的多層環(huán)形燃料組件擁有著出眾的傳熱性能,但其中的多層環(huán)形流道因結(jié)構(gòu)復(fù)雜而容易發(fā)生流道阻塞事故,有可能引起燃料元件局部溫度升高并破損,導(dǎo)致放射性泄漏,因此對(duì)其進(jìn)行多層環(huán)形燃料組件阻塞工況下的流動(dòng)和傳熱特性研究很有必要。本文使用系統(tǒng)分析程序與計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)方法對(duì)多層環(huán)形燃料組件中的流道阻塞事故進(jìn)行了研究,其中CFD方法包括傳統(tǒng)的CFD直接建模模擬法和本文新提出的多孔跳躍簡(jiǎn)化模擬法。首先,通過(guò)對(duì)IAEA MTR平板型燃料組件中一個(gè)流道發(fā)生份額為60%、70%、80%、90%的阻塞工況進(jìn)行研究,確定了恒定壓降是適用于較少流道研究對(duì)象的流動(dòng)邊界條件。通過(guò)對(duì)比四種假定阻塞物的直接CFD建模模擬的計(jì)算結(jié)果,得出了同一阻塞份額下阻塞形式對(duì)流量影響較小的結(jié)論。隨后,對(duì)多層環(huán)形燃料組件一個(gè)流道分別發(fā)生上述阻塞份額的工況進(jìn)行了計(jì)算,計(jì)算結(jié)果表明,在兩種燃料組件中,發(fā)生流道阻塞事故時(shí),被阻塞流道流量明顯降低,其他流道流量無(wú)明顯變化；從流動(dòng)和傳熱的角度綜合考慮,除被阻塞通道外,受阻塞物影響最大的是所有與被阻塞流道緊鄰的冷卻劑流道及上述各流道間的燃料板；由于環(huán)形燃料板內(nèi)可以進(jìn)行環(huán)向?qū)?因此在發(fā)生流道阻塞事故時(shí),相較于平板型燃料組件,多層環(huán)形燃料組件中的被阻塞流道的換熱惡化情況可以被更好地緩解。對(duì)系統(tǒng)分析程序、直接CFD建模和多孔跳躍簡(jiǎn)化建模三種方法的計(jì)算結(jié)果的比較表明：多孔跳躍簡(jiǎn)化模擬能夠提供與直接CFD建模相一致的結(jié)果,其兩者均可以對(duì)復(fù)雜的換熱現(xiàn)象做出預(yù)測(cè)；系統(tǒng)分析程序不能考慮流道間的相對(duì)幾何位置及復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)的換熱情況,因此會(huì)對(duì)流量分配形式和環(huán)形燃料板內(nèi)的熱量分配做出反常的預(yù)測(cè)。
【關(guān)鍵詞】：流道阻塞事故 多層環(huán)形燃料組件 平板型燃料組件 系統(tǒng)分析程序 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) 多孔跳躍簡(jiǎn)化 環(huán)向?qū)?/strong>
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TL352;TL364.4
【目錄】：
- 摘要5-6
- ABSTRACT6-10
- 第1章 緒論10-17
- 1.1 選題的背景和意義10
- 1.2 文獻(xiàn)綜述及研究現(xiàn)狀10-16
- 1.2.1 流道阻塞事故的實(shí)驗(yàn)研究綜述10-11
- 1.2.2 流道阻塞事故的數(shù)值計(jì)算研究綜述11-14
- 1.2.3 流道阻塞事故的研究現(xiàn)狀14-16
- 1.3 研究?jī)?nèi)容、方法和預(yù)期成果16-17
- 第2章 流道阻塞模擬方法研究17-40
- 2.1 IAEA MTR標(biāo)準(zhǔn)燃料組件17-18
- 2.2 阻塞位置的選取18-19
- 2.3 阻塞模擬方式19-22
- 2.3.1 系統(tǒng)分析程序模擬方式19-20
- 2.3.2 CFD直接建模模擬方式20
- 2.3.3 多孔跳躍簡(jiǎn)化模擬20-22
- 2.4 湍流模型22-24
- 2.4.1 realizable k-ε兩方程模型22
- 2.4.2 近壁面處理方式22-23
- 2.4.3 y~+23
- 2.4.4 y~*23-24
- 2.5 數(shù)值建模24-30
- 2.5.1 邊界條件的選取24-26
- 2.5.2 網(wǎng)格劃分26-28
- 2.5.3 計(jì)算域的確定28-29
- 2.5.4 網(wǎng)格獨(dú)立性檢驗(yàn)29-30
- 2.6 計(jì)算結(jié)果與討論30-39
- 2.6.1 被阻塞流道流量對(duì)比30-31
- 2.6.2 被阻塞流道的流場(chǎng)31-33
- 2.6.3 未阻塞流道流量對(duì)比33-37
- 2.6.4 換熱結(jié)果對(duì)比37-39
- 2.7 本章小結(jié)39-40
- 第3章 多層環(huán)形燃料組件流道阻塞事故研究40-54
- 3.1 計(jì)算對(duì)象40-43
- 3.2 阻塞模擬方式43-44
- 3.2.1 Relap5建模43
- 3.2.2 CFD直接模擬43-44
- 3.3 網(wǎng)格劃分44-45
- 3.4 計(jì)算結(jié)果與討論45-53
- 3.4.1 CFD直接模擬結(jié)果的獲取45-46
- 3.4.2 流量分配對(duì)比46-47
- 3.4.3 冷卻劑出口溫度對(duì)比47-52
- 3.4.4 冷卻劑流道加熱功率對(duì)比52-53
- 3.5 本章小結(jié)53-54
- 第4章 結(jié)論54-57
- 4.1 流道阻塞事故總結(jié)54
- 4.2 數(shù)值模擬方法總結(jié)54-55
- 4.3 研究中尚難解決的問(wèn)題55
- 4.4 對(duì)本研究方向的展望55-57
- 參考文獻(xiàn)57-59
- 附錄1 阻塞工況下各流道的相對(duì)流量(多孔跳躍簡(jiǎn)化模擬)59-60
- 致謝60-61
- 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果61
【相似文獻(xiàn)】
中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條
1 蔡靖宇;核燃料組件及相關(guān)組件用材料制造過(guò)程的質(zhì)量控制[J];上海鋼研;1996年03期
2 李海龍;;燃料組件鐵路運(yùn)輸栓系系統(tǒng)安全分析[J];原子能科學(xué)技術(shù);2008年S2期
3 王U，
本文編號(hào)：489216
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