發(fā)布時(shí)間：2020-07-28 19:10

【摘要】：本文采用大渦模擬數(shù)值方法對帶定位格架5×5棒束通道內(nèi)流場特性進(jìn)行模擬研究,通過對計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比分析,研究了大渦模擬數(shù)值方法在定位格架水力性能研究中的適用特性,以及兩種新型定位格架分離式(Split-type)和旋渦式(Swirl-type)定位格架的水力性能。首先,本文分別采用SST k-ω模型與大渦模擬方法對5×5棒束通道內(nèi)流場特性進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,通過對比計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),與SST k-ω模型相比,大渦模擬的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合良好,預(yù)測結(jié)果更加準(zhǔn)確,大渦模擬方法更能夠捕捉到更多復(fù)雜湍流流場細(xì)節(jié),也表明大渦模擬方法在定位格架棒束通道水力性能分析方面具有更良好的適用性。在此基礎(chǔ)上,本文結(jié)合定位格架棒束通道實(shí)際應(yīng)用狀況,對原實(shí)驗(yàn)臺鼓形出口結(jié)構(gòu)對測量截面參數(shù)的影響特性進(jìn)行了研究。分別計(jì)算分析了鼓形出口結(jié)構(gòu)、直出口延長結(jié)構(gòu)條件下對應(yīng)測量截面的參數(shù)分布特性,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比分析。結(jié)果表明:測量截面參數(shù)并不全面反映上游定位格架的影響,下游鼓形出口結(jié)構(gòu)對測量截面參數(shù)也有一定的影響,建議測量截面前移,以便更加合理地分析定位格架對棒束通道水力性能的影響特性。最后,本文基于直出口延長結(jié)構(gòu)模型,分別采用大渦模擬方法對KAERI所設(shè)計(jì)的分離式和旋渦式兩種定位格架的水力特性進(jìn)行了研究,通過與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,表明:兩種定位格架都能在棒束通道內(nèi)對流場產(chǎn)生強(qiáng)烈的攪混,但由于兩種格架的葉片幾何尺寸和布置方式不同,旋渦式定位格架所引起的渦旋流場能夠持續(xù)更長的距離,且在靠近壁面的子通道內(nèi)的攪混程度強(qiáng)于分離式定位格架,但前者對于軸向速度的均勻化作用較弱。兩種定位格架的局部阻力系數(shù)均隨著雷諾數(shù)的增加而減小,分離式定位格架的局部阻力系數(shù)大于旋渦式定位格架。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TL352
【圖文】：

運(yùn)動(dòng)概述稱為紊流,是一種廣泛存在于自然界和工程中的一種極不規(guī)則的、多尺度性等特性。不規(guī)則性主要體現(xiàn)在其速度、壓強(qiáng)等流場物理量在時(shí)間、空間上重復(fù)性[25]。例如，流體在圓管內(nèi)形成穩(wěn)定的層流流動(dòng)，在圓管內(nèi)拋物線形狀分布，管壁切應(yīng)力保持不變。這種狀態(tài)由流體性質(zhì)和olds 數(shù)超過某一值之后，穩(wěn)定的層流發(fā)展為紊流。如果重復(fù)該度總是不同。組成上講，湍流可以看成是由多種尺度的湍渦所構(gòu)成的。大尺度量，經(jīng)湍渦間的相互作用，能量由大尺度湍渦傳向小尺度湍渦失而耗散[26]。大尺度湍渦不斷獲得能量，小尺度湍渦不斷消失層等因素的影響，新的湍渦不斷形成，由此形成湍流流動(dòng)，該過

濾波函數(shù)基本思想，對于復(fù)雜的湍流流動(dòng)，第一步是將格子尺度）脈動(dòng)分離，即將大尺度脈動(dòng)與小尺通濾波濾運(yùn)算的一種濾波方式。定義ck 為低通濾波的物理空間脈動(dòng)在譜空間的投影，經(jīng)過濾后，k k部分） f k 為： lf k G k f k 同性低通濾波函數(shù)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： l cG k k k階函數(shù)，當(dāng) x 0時(shí)， x 0； x 0時(shí)， x尺度。一維譜空間低通濾波器如圖 2.2 所示。

度小于l的脈動(dòng)都被過濾掉，一圖 2.3 一維盒式濾波器 l 取為高斯函數(shù)即成為高斯濾 1/222 26 6explGl l 示。

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