為研究計算流體力學（CFD）方法預測棒束通道內流場分布的準確性,基于網格敏感性分析所確定的網格方案,采用標準k-ε模型（SKE）、可實現(xiàn)k-ε模型（RKE）、標準k-ω模型（SKW）和剪切應力傳輸模型（SST模型）對單相棒束流動進行模擬,并將橫向速度與軸向速度與試驗結果進行量化比較。結果表明:4種湍流模型均能較好地預測棒束通道內的流場分布,其中SKE與RKE的在橫向速度預測上相對偏差較小,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,但能夠預測棒束通道內RMS速度的分布規(guī)律,近格架區(qū)域采用RKE,反之SST較優(yōu)。本文的計算結果可為單相棒束流動CFD分析的最佳實踐導則建立提供參考。 

【文章來源】：核動力工程. 2019,40(04)北大核心EICSCD

【文章頁數】：6 頁

【部分圖文】：

實驗回路與測試段示意圖Fig.1ExperimentalLoopandTestSectionb實驗測試段

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能力較強的多面體網格劃分方案，在定位格架、支撐格架和棒束表面均設置邊界層；對于光棒區(qū)域，則采用網格拉伸的方法，在不降低網格質量的前提下降低網格數量，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，對于流體區(qū)域進行網格敏感性分析，網格參數如表1所示。表1網格參數Table1MeshProperty網格類型網格數量/107基本尺寸/mm棱柱層數量棱柱層厚度/mm網格14.061.030.15網格26.680.830.15網格38.960.730.15網格413.520.630.15以標準k-ε模型為例，不同網格下的模擬結果如圖3所示。4種網格方案下的軸向和橫向速度的變化規(guī)律相似；隨著網格數量的增加，網格1、2、3與網格4之間的速度計算偏差不斷減小，網格3與網格4的最大偏差為4.96%，可認為當網格規(guī)模達到網格4時計算結果與網格無關。采用其他湍流模型進行網格敏感性分析也表明，當網格數量大于1.35億時足以保證計算結果與網格無關，滿足計算要求。因此后續(xù)的棒束通道流動模擬時采用網格4進行研究，局部網格見圖4。a通道中心軸向速度bZ=75mm橫向速度圖3網格敏感性分析Fig.3SensitiveAnalysisofMesha格架區(qū)域b橫截面圖4網格示意圖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能力較強的多面體網格劃分方案，在定位格架、支撐格架和棒束表面均設置邊界層；對于光棒區(qū)域，則采用網格拉伸的方法，在不降低網格質量的前提下降低網格數量，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，對于流體區(qū)域進行網格敏感性分析，網格參數如表1所示。表1網格參數Table1MeshProperty網格類型網格數量/107基本尺寸/mm棱柱層數量棱柱層厚度/mm網格14.061.030.15網格26.680.830.15網格38.960.730.15網格413.520.630.15以標準k-ε模型為例，不同網格下的模擬結果如圖3所示。4種網格方案下的軸向和橫向速度的變化規(guī)律相似；隨著網格數量的增加，網格1、2、3與網格4之間的速度計算偏差不斷減小，網格3與網格4的最大偏差為4.96%，可認為當網格規(guī)模達到網格4時計算結果與網格無關。采用其他湍流模型進行網格敏感性分析也表明，當網格數量大于1.35億時足以保證計算結果與網格無關，滿足計算要求。因此后續(xù)的棒束通道流動模擬時采用網格4進行研究，局部網格見圖4。a通道中心軸向速度bZ=75mm橫向速度圖3網格敏感性分析Fig.3SensitiveAnalysisofMesha格架區(qū)域b橫截面圖4網格示意圖Fig.4SchematicDiagramofMesh

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



本文編號：3568103