發(fā)布時(shí)間：2020-09-24 13:08

　　 隨著計(jì)算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics,CFD)的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)性能的飛速提高,CFD數(shù)值模擬技術(shù)在核工程領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用。核燃料組件是核反應(yīng)堆的核心部件,其最常見的幾何結(jié)構(gòu)為棒束結(jié)構(gòu),CFD作為一種輔助工具正大量地用于棒束的流動(dòng)與傳熱分析之中。一方面,對于CFD在棒束流動(dòng)傳熱分析的應(yīng)用中,國內(nèi)外尚無統(tǒng)一的最佳實(shí)踐導(dǎo)則,CFD模擬結(jié)果可信度存在爭議;另一方面,現(xiàn)在對棒束單相流動(dòng)傳熱的CFD分析,均是在確定的幾何條件以及初始邊界條件下進(jìn)行模擬,但真實(shí)的物理情景或者過程存在大量的不確定性,比如試驗(yàn)工況不穩(wěn)定帶來的流體物性參數(shù)的不確定性、試驗(yàn)段加工及安裝誤差帶來的不確定性等,這些不確定性會對CFD模擬結(jié)果的可信度帶來挑戰(zhàn),然而目前國內(nèi)外尚無針對棒束流動(dòng)傳熱CFD的不確定性量化分析方法研究。本文基于韓國原子能研究院(Korea Atomic Energy Research Institute,KAERI)4X4單相棒束流動(dòng)傳熱試驗(yàn),通過商業(yè)CFD軟件STAR-CCM+的模擬結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較,首先總結(jié)出單相棒束流動(dòng)傳熱CFD分析的最佳實(shí)踐方法,包括網(wǎng)格的劃分方法、湍流模型的選擇以及邊界條件的設(shè)置等。然后在最佳實(shí)踐方法的基礎(chǔ)上,針對CFD不確定性的三種來源(數(shù)值方法、試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及輸入?yún)?shù)),利用敏感系數(shù)法重點(diǎn)分析輸入?yún)?shù)的不確定性,主要通過分析壁面函數(shù)中k對壓降的影響以及湍流普朗特?cái)?shù)s_t對傳熱系數(shù)的影響,嘗試總結(jié)出棒束單相流動(dòng)傳熱CFD的不確定性量化分析的敏感系數(shù)法。結(jié)果顯示對壓降預(yù)測的不確定性為108.72Pa,對傳熱系數(shù)預(yù)測的不確定性為973.96W/K×m~2。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TL352;O35
【部分圖文】：

性會對結(jié)果的可信度帶來挑戰(zhàn)[17]。1.2 國內(nèi)外主要研究現(xiàn)狀1.2.1 CFD 在棒束單相流動(dòng)傳熱分析中的應(yīng)用單相 CFD 分析正被越來越廣泛地應(yīng)用于壓水堆燃料組件及定位格架的設(shè)計(jì)中。早在 2000 年，韓國 KAERI 研究所的 In[18]已經(jīng)開始利用 CFX 分析了拆分葉片、側(cè)撐葉片、旋流葉片及扭轉(zhuǎn)葉片。In 在 CFD 幾何模型中對格架幾何進(jìn)行了簡化：假設(shè)條帶、葉片為無限薄的面，并且忽略了條帶上的彈簧、拱面等細(xì)微結(jié)構(gòu)。由于計(jì)算能力限制，In 僅分析了一個(gè)子通道的流動(dòng)。格架上游延伸 65mm作為計(jì)算區(qū)域的入口，其出口在下游延伸 300mm 處。在間隙的邊界上采用連續(xù)流動(dòng)邊界條件來模擬子通道之間的交混流動(dòng)。而在入口邊界采用光棒計(jì)算得到的充分發(fā)展流場參數(shù)，出口采用壓力邊界。

上海交通大學(xué)碩士學(xué)術(shù)論文In 采用的網(wǎng)格如圖 1-2 所示。在劃分有剪影的拆分葉片的單子通道幾何模型時(shí)，In 采用了 176 個(gè)塊進(jìn)行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格總數(shù)約 24.3 萬；針對無剪影的拆分葉片單子通道幾何模型，采用 180 個(gè)塊進(jìn)行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格總數(shù)約 24.7 萬；其中側(cè)撐葉片的網(wǎng)格總數(shù)約為 18.5 萬，其幾何模型分為 112 塊；旋流葉片的網(wǎng)格總數(shù)約為 22.4 萬，其幾何模型被分為 100 塊；扭轉(zhuǎn)葉片的網(wǎng)格總數(shù)約為 25萬，其幾何模型被分為 96 塊。壁面的 y+在 15 至 50 之間。

是二階的壓應(yīng)力關(guān)系式，并且應(yīng)用低雷明：計(jì)算得到的壁面剪切力與速度分布和分布和二次流有著很大關(guān)系。但是在 200棒束（P/D=1.06）是不適用的。接著他利觀的震蕩現(xiàn)象，并且在排列緊密的棒束堆 17x17 組件的 1/4 進(jìn)行了 CFD 模擬（大尺度渦流）格架的性能。圖 1-3 所示（大尺度渦流）格架的幾何模型。SSVF 與相向?qū)Я鲀煞N。Lee 在實(shí)際分析中，在 少縱向的模擬長度；而在組件邊界處采高度方向，模擬一跨 33Dh區(qū)域。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2825761