壓水堆燃料組件的定位格架,除了起到對(duì)燃料棒束的定位、夾持作用,其結(jié)構(gòu)特征極大地影響著燃料組件的熱工水力性能。詳細(xì)了解定位格架結(jié)構(gòu)對(duì)燃料組件內(nèi)流動(dòng)換熱特性的影響規(guī)律,是實(shí)現(xiàn)定位格架自主化設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)。壓水堆燃料組件典型結(jié)構(gòu)為17×17包含多個(gè)格架的多跨棒束結(jié)構(gòu),在進(jìn)行模擬和實(shí)驗(yàn)研究時(shí)通常采用典型的包含1～2個(gè)格架的5×5棒束通道開(kāi)展。論文首先應(yīng)用Holloway實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃徒Y(jié)果,對(duì)單跨計(jì)算的數(shù)值模型和方法進(jìn)行了分析和驗(yàn)證;其次開(kāi)展了 AFA-3G定位格架的流動(dòng)換熱特性數(shù)值模擬分析并詳細(xì)研究了格架主要部件(條帶、剛突、彈簧和攪混翼)對(duì)流動(dòng)阻力特性的影響規(guī)律;除攪混因子法外,首次將場(chǎng)協(xié)同分析方法應(yīng)用到定位格架換熱特性的評(píng)估;最后對(duì)定位格架中重要部件攪混翼的影響進(jìn)行分析,對(duì)比分析了 5種攪混翼形狀和3種攪混翼排布對(duì)流動(dòng)換熱特性的影響。模型驗(yàn)證結(jié)果表明:雷諾應(yīng)力湍流模型更適合帶有定位格架的棒束通道數(shù)值模擬。基于AFA-3G定位格架的數(shù)值模擬結(jié)果表明:定位格架的攪混翼部件對(duì)棒束通道內(nèi)橫向流場(chǎng)的形成和換熱的強(qiáng)化起決定性作用;剛突并不改變橫向流場(chǎng)特性,但其增大了流場(chǎng)的湍流強(qiáng)度而在一定程度上強(qiáng)化了棒束通道內(nèi)換熱;彈簧、攪混翼、剛突和條帶所引起的流動(dòng)阻力系數(shù)依次增大。評(píng)估方法研究表明:攪混因子方法將流動(dòng)分成渦旋流動(dòng)、交混流動(dòng)和湍流強(qiáng)度三方面進(jìn)行影響換熱強(qiáng)度的分析,其適用性受格架所引起的橫向流場(chǎng)形式影響較大;首次引入的場(chǎng)協(xié)同分析方法采用流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的協(xié)同角參數(shù)進(jìn)行換熱強(qiáng)化分析,對(duì)流動(dòng)強(qiáng)化換熱機(jī)理的解釋清晰,不受格架引起的橫向流形式影響,具有更普遍的適用性,但因其評(píng)估參數(shù)單一,對(duì)工程應(yīng)用價(jià)值不大,兩種評(píng)估方法結(jié)論基本一致,可相互補(bǔ)充。攪混翼影響分析表明:攪混翼排布方式將影響橫向流場(chǎng)分布特征,串聯(lián)排布、圓形排布、交叉排布的攪混翼所引起壓降依次減小,串聯(lián)排布、交叉排布和圓形排布所引起的換熱強(qiáng)度依次減小;攪混翼形狀主要影響橫向流場(chǎng)強(qiáng)度,撕裂攪混翼引起壓降最大、分開(kāi)攪混翼最小而其它三種攪混翼相近,撕裂攪混翼?yè)Q熱強(qiáng)度最大、分開(kāi)攪混翼最小而其它三種攪混翼相近。論文采用的數(shù)值模擬方法和數(shù)值結(jié)果為自主設(shè)計(jì)燃料組件的定位格架提供了較好的參考價(jià)值。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TL33
【部分圖文】：

叉排列輝接，條帶內(nèi)保留夾持燃料棒的結(jié)構(gòu)。根據(jù)柵元所處位置不同一般可其??分為四種，即位于角落位置的角柵元、位于最外層位置的邊柵元、含有導(dǎo)向管的??導(dǎo)向管柵元和固定夾持燃料棒的典型柵元，具體結(jié)構(gòu)如圖１－１所示。??Ｉ?，??巧巧競(jìng)一Ｖ?ｒ?＂ｉｄ＾?＾??＾?聲？＇滬－今廠＇＾和－＂Ｖ、葉氣??ｒ?ｉｉ?ｍ?■?Ｉ?存巧《？巧??＾疆４疆禾占＂嗦＊心？＇若？全ａ＞??沒(méi)巧巧一?Ｉ￣￣Ｉ?９圓巧??＾?■?４．?了＇寸■、、？和少?ｓ＇ｉｒｎ????拉＊?兀??韻令４少－疆令１戶著是＊?ｌＨＨ々巧巧??Ｌ責(zé)若巧余女＊最麼》??圖１－１定位格架典型柵元??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｙｐｉｃａｌ?ｅｌｅｍｅｎｔｓ?ｏｆ?ｓｐａｃｅｒ?ｇｒｉｄ??對(duì)于壓水堆燃料組件的典型結(jié)構(gòu)可ｗ歸納成兩種類型：有攬混翼的定位格架??和無(wú)攬混翼的定位格架。??目前有攬混翼的定位格架設(shè)計(jì)得到廣泛的應(yīng)用，送種定位格架的典型特征為??在定位格架頂端且位于條帶交叉點(diǎn)的位置安置有一定傾斜角度的折流結(jié)構(gòu)，如圖??１－２所示為法國(guó)阿海法集團(tuán)的ＡＦＡ－３Ｇ定位格架結(jié)構(gòu)，條帶上具有明顯的彈黃剛突??結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)直接在條帶上沖壓而成。目前采用類似與ＡＦＡ－３Ｇ定位格架結(jié)構(gòu)??形式的機(jī)構(gòu)包括法國(guó)阿海法集團(tuán)、美國(guó)西屋公司、韓國(guó)原子能研究院、日本Ｓ菱??公司和德國(guó)ＡＢＢ等，這些單位應(yīng)用或設(shè)計(jì)的定位格架都包含了彈黃、剛突和攬混??翼結(jié)構(gòu)但具體的形狀存在差異。??、??２??

料棒周圍形成攬混，起到與攢混翼相似的效果。同時(shí)貼合的兩個(gè)條帶形成傾斜流??道還起到類似彈黃剛突的作用，對(duì)燃料棒進(jìn)行夾持。??圍偷??圖１－３西口子ＨＩＰ定位格架（無(wú)攬混翼）??Ｆｉｇ．?１－３?ＨＩＰ?ｓｐａｃｅｒ?ｇｒｉｄ?ｗｉｔｈｏｕｔ?ｍｉｘｉｎｇ?ｖａｎｅｓ?ｂｙ?Ｓｉｅｍｅｎｓ??１．２．２燃料組件熱工水力??核反應(yīng)堆中采用沿燃料棒軸向方向上安裝定位格架的方式實(shí)現(xiàn)燃料棒的定位??安裝。冷卻劑自下而上流動(dòng)并攜帶走燃料棒釋放的熱量。燃料組件熱工水力性能??可Ｗ從阻力持性、流動(dòng)分布、傳熱及流動(dòng)沸騰特性等方面考慮。??３??

?｜ｒ??ｋ?ｙｉ??ｉＭＭ??圖１－２ＡＦＡ－３Ｇ定位格架結(jié)構(gòu)（有攬混翼）??Ｆｉｇ．?１－２?ＡＦＡ－３Ｇ?ｓｐａｃｅｒ?ｇｒｉｄ?ｗｉｔｈ?ｍｉｘｉｎｇ?ｖａｎｅｓ??無(wú)攬混翼定位格架相對(duì)較少，目前有西口子公司設(shè)計(jì)的ＨＩＰ定位格架。其與??ＡＦＡ－３Ｇ定位格架設(shè)計(jì)思想不同之處，在于該定位結(jié)構(gòu)除了外條帶具有導(dǎo)向翼Ｗ外??內(nèi)條帶頂端沒(méi)有攬混翼且刪元內(nèi)部也沒(méi)有傳統(tǒng)的彈黃和剛突結(jié)構(gòu)。每個(gè)內(nèi)條帶由??兩個(gè)沖壓成型的條帶緊密貼合構(gòu)成，貼合的兩個(gè)條帶形成傾斜流道使冷卻劑在燃??料棒周圍形成攬混，起到與攢混翼相似的效果。同時(shí)貼合的兩個(gè)條帶形成傾斜流??道還起到類似彈黃剛突的作用，對(duì)燃料棒進(jìn)行夾持。??圍偷??圖１－３西口子ＨＩＰ定位格架（無(wú)攬混翼）??Ｆｉｇ．?１－３?ＨＩＰ?ｓｐａｃｅｒ?ｇｒｉｄ?ｗｉｔｈｏｕｔ?ｍｉｘｉｎｇ?ｖａｎｅｓ?ｂｙ?Ｓｉｅｍｅｎｓ??１．２．２燃料組件熱工水力??核反應(yīng)堆中采用沿燃料棒軸向方向上安裝定位格架的方式實(shí)現(xiàn)燃料棒的定位??安裝。冷卻劑自下而上流動(dòng)并攜帶走燃料棒釋放的熱量。燃料組件熱工水力性能??可Ｗ從阻力持性、流動(dòng)分布、傳熱及流動(dòng)沸騰特性等方面考慮。??３
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2870148