為研究計算流體力學(xué)（CFD）方法預(yù)測棒束通道內(nèi)流場分布的準(zhǔn)確性,基于網(wǎng)格敏感性分析所確定的網(wǎng)格方案,采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型（SKE）、可實(shí)現(xiàn)k-ε模型（RKE）、標(biāo)準(zhǔn)k-ω模型（SKW）和剪切應(yīng)力傳輸模型（SST模型）對單相棒束流動進(jìn)行模擬,并將橫向速度與軸向速度與試驗結(jié)果進(jìn)行量化比較。結(jié)果表明:4種湍流模型均能較好地預(yù)測棒束通道內(nèi)的流場分布,其中SKE與RKE的在橫向速度預(yù)測上相對偏差較小,為19.6%;對于近格架區(qū)域的橫向流場分析,SKE模擬較優(yōu),反之RKE模擬較優(yōu);對于軸向速度的預(yù)測,SKE的相對偏差最小為4.9%;4種湍流模型均低估均方根（RMS）速度,但能夠預(yù)測棒束通道內(nèi)RMS速度的分布規(guī)律,近格架區(qū)域采用RKE,反之SST較優(yōu)。本文的計算結(jié)果可為單相棒束流動CFD分析的最佳實(shí)踐導(dǎo)則建立提供參考。 

【文章來源】：核動力工程. 2019,40(04)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

實(shí)驗回路與測試段示意圖Fig.1ExperimentalLoopandTestSectionb實(shí)驗測試段

劉盧果等：單相4×4棒束流動試驗的CFD方法驗證179a豎直方向b橫截面圖2測量位置Fig.2MeasurementPosition能力較強(qiáng)的多面體網(wǎng)格劃分方案，在定位格架、支撐格架和棒束表面均設(shè)置邊界層；對于光棒區(qū)域，則采用網(wǎng)格拉伸的方法，在不降低網(wǎng)格質(zhì)量的前提下降低網(wǎng)格數(shù)量，有效節(jié)約計算資源。本文選擇通道中心的軸向速度和Z=75mm監(jiān)測線處的橫向速度作為判斷依據(jù)，對于流體區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格敏感性分析，網(wǎng)格參數(shù)如表1所示。表1網(wǎng)格參數(shù)Table1MeshProperty網(wǎng)格類型網(wǎng)格數(shù)量/107基本尺寸/mm棱柱層數(shù)量棱柱層厚度/mm網(wǎng)格14.061.030.15網(wǎng)格26.680.830.15網(wǎng)格38.960.730.15網(wǎng)格413.520.630.15以標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型為例，不同網(wǎng)格下的模擬結(jié)果如圖3所示。4種網(wǎng)格方案下的軸向和橫向速度的變化規(guī)律相似；隨著網(wǎng)格數(shù)量的增加，網(wǎng)格1、2、3與網(wǎng)格4之間的速度計算偏差不斷減小，網(wǎng)格3與網(wǎng)格4的最大偏差為4.96%，可認(rèn)為當(dāng)網(wǎng)格規(guī)模達(dá)到網(wǎng)格4時計算結(jié)果與網(wǎng)格無關(guān)。采用其他湍流模型進(jìn)行網(wǎng)格敏感性分析也表明，當(dāng)網(wǎng)格數(shù)量大于1.35億時足以保證計算結(jié)果與網(wǎng)格無關(guān)，滿足計算要求。因此后續(xù)的棒束通道流動模擬時采用網(wǎng)格4進(jìn)行研究，局部網(wǎng)格見圖4。a通道中心軸向速度bZ=75mm橫向速度圖3網(wǎng)格敏感性分析Fig.3SensitiveAnalysisofMesha格架區(qū)域b橫截面圖4網(wǎng)格示意圖Fig.4SchematicDiagramofMesh

劉盧果等：單相4×4棒束流動試驗的CFD方法驗證179a豎直方向b橫截面圖2測量位置Fig.2MeasurementPosition能力較強(qiáng)的多面體網(wǎng)格劃分方案，在定位格架、支撐格架和棒束表面均設(shè)置邊界層；對于光棒區(qū)域，則采用網(wǎng)格拉伸的方法，在不降低網(wǎng)格質(zhì)量的前提下降低網(wǎng)格數(shù)量，有效節(jié)約計算資源。本文選擇通道中心的軸向速度和Z=75mm監(jiān)測線處的橫向速度作為判斷依據(jù)，對于流體區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格敏感性分析，網(wǎng)格參數(shù)如表1所示。表1網(wǎng)格參數(shù)Table1MeshProperty網(wǎng)格類型網(wǎng)格數(shù)量/107基本尺寸/mm棱柱層數(shù)量棱柱層厚度/mm網(wǎng)格14.061.030.15網(wǎng)格26.680.830.15網(wǎng)格38.960.730.15網(wǎng)格413.520.630.15以標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型為例，不同網(wǎng)格下的模擬結(jié)果如圖3所示。4種網(wǎng)格方案下的軸向和橫向速度的變化規(guī)律相似；隨著網(wǎng)格數(shù)量的增加，網(wǎng)格1、2、3與網(wǎng)格4之間的速度計算偏差不斷減小，網(wǎng)格3與網(wǎng)格4的最大偏差為4.96%，可認(rèn)為當(dāng)網(wǎng)格規(guī)模達(dá)到網(wǎng)格4時計算結(jié)果與網(wǎng)格無關(guān)。采用其他湍流模型進(jìn)行網(wǎng)格敏感性分析也表明，當(dāng)網(wǎng)格數(shù)量大于1.35億時足以保證計算結(jié)果與網(wǎng)格無關(guān)，滿足計算要求。因此后續(xù)的棒束通道流動模擬時采用網(wǎng)格4進(jìn)行研究，局部網(wǎng)格見圖4。a通道中心軸向速度bZ=75mm橫向速度圖3網(wǎng)格敏感性分析Fig.3SensitiveAnalysisofMesha格架區(qū)域b橫截面圖4網(wǎng)格示意圖Fig.4SchematicDiagramofMesh

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于CFD方法格架局部阻力系數(shù)計算模型研究[J]. 陳曦.  原子能科學(xué)技術(shù). 2016(02)



本文編號：3568103