海洋核動力平臺是目前解決海上能源供給的有效途徑,但海洋環(huán)境對反應(yīng)堆的影響對其設(shè)計與安全運行提出了更高的要求。本文以海洋環(huán)境下典型棒束通道為對象,通過數(shù)值模擬對搖擺運動高壓工況下棒束通道內(nèi)相態(tài)特性進行了數(shù)值研究及理論分析。分析搖擺運動規(guī)律,將搖擺作用以及相間傳輸通過用戶自定義函數(shù)(UDF)接口加入到三維計算流體力學(xué)軟件Fluent中,實現(xiàn)了搖擺條件下過冷沸騰工況的計算,并利用文獻中的實驗數(shù)據(jù)驗證了過冷沸騰模型以及搖擺作用的適用性與準確性。類比搖擺運動對單一特性的影響與信號輸入輸出的相似之處,借鑒信號處理與系統(tǒng)分析的分析方法,推導(dǎo)獲得了搖擺對單一特性波動模型的通式,并使用快速傅里葉變換的方法分析搖擺數(shù)據(jù),發(fā)掘搖擺對相關(guān)特性的影響的機制。利用VOF模型模擬了高壓靜止與搖擺條件下棒束通道蒸汽-水絕熱兩相流動,以蒸汽-水兩相絕熱流動下相界面特性反映沸騰工況下相界面特點。由于高壓下表面張力減小以及棒束狹小復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的影響使得汽泡界面更加扭曲不規(guī)則,分布參數(shù)轉(zhuǎn)變的臨界流速也由于兩相密度差的減小而變小。搖擺則導(dǎo)致汽相隨著搖擺運動而在通道內(nèi)擺動,相分布形態(tài)更加扭曲,分布參數(shù)、界面面積濃度也會隨著搖擺運動而波動,重力分量的變化是搖擺影響兩者最重要的因素。對于搖擺運動棒束通道內(nèi)局部相態(tài)情況的研究則是采用歐拉兩流體模型的方法進行,對高壓靜止與搖擺條件下棒束通道過冷沸騰工況進行了數(shù)值計算,同時考慮簡易定位格架對兩相特性的影響。局部空泡份額在空間上同樣會隨著搖擺運動而擺動,在時間上則會隨著搖擺運動而波動,各個局部點波動情況并不相同,影響其波動規(guī)律的主導(dǎo)因素也不同,而這主要是由于各點幾何位置不同流場不同以及其局部空泡份額數(shù)值大小的不同造成的。搖擺還會影響燃料棒周向壁溫的不均勻性,搖擺對于不同過冷度下壁溫的影響會因為不同位置處影響傳熱因素的不同而不同,搖擺會加劇高過冷下燃料棒周向壁溫不均勻性而改善低過冷下壁溫的不均勻性。簡易定位格架對截面速度分布有顯著影響,從而改變了格架附近空泡份額情況,格架位置對于控制通道整體空泡份額具有重要作用;搖擺對格架內(nèi)速度分布沒有明顯影響,而對格架下游空泡份額波動情況的改變則主要是因為格架的加入影響了局部空泡份額、相間傳熱情況等兩相特性從而影響了其波動規(guī)律。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TL38
【部分圖文】：

2 數(shù)學(xué)物理模型11Enq q qqnq qq E (2.5)4）附加方程在進行湍流計算時，還需要求解湍流輸運方程，湍流變量，如湍動能和湍流耗散率或雷諾應(yīng)力，由整個場中的相共享。② 相界面的處理VOF 中有多種界面處理方案，其中最為準確的是基于 PLIC (Pieceweise LinearInterface Calculation)重構(gòu)方法的幾何重構(gòu)方案，它假定兩種流體之間的界面在每個計算單元中具有線性斜率，使用這種線性形狀來表征相界面形態(tài)，通過界面附近網(wǎng)格流體的輸運確定界面的位置變化[48]。

2.3 RPI 模型熱流分配示意圖2.3 RPI model heat flow distribut；WT 、lT 分別為壁面溫度l 、g 分別為液相、汽相比熱；bA 是核化汽泡覆蓋密度； f 為汽泡脫離頻率。，核化點密度WN 、汽泡脫積份額bA 這四個參數(shù)至關(guān)數(shù)值計算的準確性也有很面上汽泡核化點多少的重要影響，研究者基于加熱進行建模，所形成的關(guān)系hawla模型[50]、Kocamustafa

4 搖擺條件下棒束通道內(nèi)蒸汽-水兩相流相態(tài)特性個切面汽泡形態(tài)隨著汽相流量的增大，其變化情況如圖 4.3 所示，隨著汽相流量增大，切面處空泡份額逐漸增大，汽泡更多的出現(xiàn)在通道中心的間隙處，邊壁處的汽泡相對較少；在汽相流量較小時，汽泡會以單一的小汽泡的形式存在于 1 切面，即棒間隙的位置處，但隨著汽相流量的增大，汽泡體積變大，汽泡可能會占據(jù)多個子通道區(qū)域，在棒間隙處的空泡則會以連接兩個子通道內(nèi)汽相的汽塊條的形式存在，已經(jīng)具有攪混流的特性，汽相進一步增大，汽塊則進一步增大發(fā)為攪混流流型。

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本文編號：2821963