發(fā)布時(shí)間：2020-08-18 22:33

【摘要】：在壓水堆(PWR)中,燃料組件中所安裝的定位格架對(duì)燃料組件起固定與支撐重要作用,同時(shí)對(duì)燃料組件的熱工水力學(xué)性能具有重要影響。特別是帶攪混翼片的定位格架,對(duì)冷卻劑流動(dòng)具有導(dǎo)向性的攪混翼片引起冷卻劑在橫向上的強(qiáng)烈攪混,將在很大程度上強(qiáng)化燃料組件與冷卻劑間的對(duì)流換熱。然而,定位格架在增強(qiáng)攪混的同時(shí)也增加了壓降。帶攪混翼片格架的設(shè)計(jì)直接影響著燃料組件內(nèi)兩相流動(dòng)的相分布特性;且這種相分布特性對(duì)燃料元件表面的DNB型沸騰臨界有著顯著影響。本文對(duì)帶格架燃料組件內(nèi)的絕熱兩相流動(dòng)開展CFD研究,分析鋼凸、彈簧片和攪混翼片以及定位格架對(duì)燃料組件內(nèi)兩相流動(dòng)特性的影響;包括對(duì)定位格架下游兩相流動(dòng)的流場、冷卻劑橫向攪混以及相分布特性的影響。研究結(jié)果表明,攪混翼片是定位格架產(chǎn)生攪混效應(yīng)最主要的結(jié)構(gòu)。彈簧片和剛凸在定位格架內(nèi)部對(duì)流體有一定的橫向攪混作用,雖然其攪混效應(yīng)遠(yuǎn)小于攪混翼片產(chǎn)生的攪混效果,但是影響格架下游區(qū)域的局部流場分布。對(duì)比彈簧片和剛凸所產(chǎn)生的擾動(dòng)效應(yīng),彈簧片結(jié)構(gòu)對(duì)流體的擾動(dòng)效應(yīng)較剛凸的攪混效應(yīng)明顯;同時(shí),彈簧片導(dǎo)致的壓降明顯大于剛凸產(chǎn)生的壓降。有彈簧片和剛凸的定位格架相比于無彈簧片和剛凸結(jié)構(gòu)的定位格架,壓降增加約37%。本文還研究了不同攪混翼片排布形式對(duì)兩相流動(dòng)特性的影響。通過對(duì)比分析三個(gè)分別帶有不同攪混翼片排列的定位格架,發(fā)現(xiàn)攪混翼片對(duì)流體的導(dǎo)向性不同,使得定位格架下游區(qū)域的汽相分布有著明顯差異。其中A型定位格架和C型定位格架的攪混能力弱于B型定位格架;但是在B型格架下游區(qū)域,攪混效應(yīng)急劇衰減。通過比較定位格架下游出口位置的汽相分布,發(fā)現(xiàn)A型格架中心棒位置汽相聚集程度較多,C型的熱棒沒有汽相積聚,汽相是積聚在冷棒上;但冷棒上的汽相積聚明顯沒有B型強(qiáng)烈。A型格架和C型格架的二次流分布差異最為明顯,熱棒冷棒處速度變化均明顯。另外,B型格架二次流分布較均勻;且B型格架有更大的壓降,而A型格架的壓降與C型的格架壓降基本相同。對(duì)比A型和B型格架可以發(fā)現(xiàn),B型格架的壓降大于A型格架。在本研究中,分析了跨間攪混格架和定位格架兩種不同類型格架對(duì)兩相流動(dòng)的影響。通過研究渦旋攪混因子和交叉流攪混因子,發(fā)現(xiàn)跨間攪混格架與定位格架有相同的攪混能力,但是由于結(jié)構(gòu)的原因使其具有更小的壓降。定位格架和跨間攪混格架交替排列,可以持續(xù)增強(qiáng)流體的攪混,強(qiáng)化傳熱能力,同時(shí)壓降相對(duì)較小。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TL352
【圖文】：

圖 1.1 壓水堆核電站流程圖Fig. 1.1 Schematic of the pressurized water reactor Nuclear Power Plant圖 1.2 壓水堆壓力容器示意結(jié)構(gòu)圖 圖 1.3 壓水堆燃料組件及燃料元件結(jié)構(gòu)圖Fig. 1.2 The structure of pressure vessel in pressurized water reactor

2圖 1.2 壓水堆壓力容器示意結(jié)構(gòu)圖 圖 1.3 壓水堆燃料組件及燃料元件結(jié)構(gòu)圖Fig. 1.2 The structure of pressure vessel in pressurized water reactorFig. 1.3 The structure of fuel assembly in pressurized water reactor堆芯是由一百多個(gè)燃料組件構(gòu)成的，而燃料組件是由多層定位格架、一個(gè)上管座、一個(gè)下管座、若干個(gè)導(dǎo)向管以及燃料元件組成，其結(jié)構(gòu)如圖 1.3 所示。在常用的壓水堆中的燃料組件都采用燃料元件正方形排列，常見的排列方式有 14 14，17 17 等。在大部分燃料組件中，沿著軸向高度方向有 8 個(gè)定位格架，其中第一個(gè)和最后一個(gè)為簡單格架，其余 6 個(gè)定位格架都帶有相同的內(nèi)外條帶、攪混翼片、彈簧片和剛凸結(jié)構(gòu)的格架。定位格架是棒束之間使用的主要部件之一，對(duì)燃料棒有夾持和支撐的作用，同時(shí)保持適當(dāng)?shù)陌?棒間隙，形成安全的流動(dòng)通道，并防止束流

2圖 1.2 壓水堆壓力容器示意結(jié)構(gòu)圖 圖 1.3 壓水堆燃料組件及燃料元件結(jié)構(gòu)圖Fig. 1.2 The structure of pressure vessel in pressurized water reactorFig. 1.3 The structure of fuel assembly in pressurized water reactor堆芯是由一百多個(gè)燃料組件構(gòu)成的，而燃料組件是由多層定位格架、一個(gè)上管座、一個(gè)下管座、若干個(gè)導(dǎo)向管以及燃料元件組成，其結(jié)構(gòu)如圖 1.3 所示。在常用的壓水堆中的燃料組件都采用燃料元件正方形排列，常見的排列方式有 14 14，17 17 等。在大部分燃料組件中，沿著軸向高度方向有 8 個(gè)定位格架，其中第一個(gè)和最后一個(gè)為簡單格架，其余 6 個(gè)定位格架都帶有相同的內(nèi)外條帶、攪混翼片、彈簧片和剛凸結(jié)構(gòu)的格架。定位格架是棒束之間使用的主要部件之一，對(duì)燃料棒有夾持和支撐的作用，同時(shí)保持適當(dāng)?shù)陌?棒間隙，形成安全的流動(dòng)通道，并防止束流

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本文編號(hào)：2796806