為優(yōu)化反應(yīng)堆堆芯設(shè)計(jì),確保堆芯的安全與經(jīng)濟(jì)性,需深刻認(rèn)知堆芯熱工水力機(jī)理,揭示其規(guī)律,實(shí)現(xiàn)堆芯的有效冷卻,實(shí)現(xiàn)堆芯的功率提升與壽期延長(zhǎng)。目前反應(yīng)堆堆芯設(shè)計(jì)采用的是系統(tǒng)程序、子通道程序等宏觀大尺度程序,程序模型空間分辨率低,建模依賴(lài)實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式、半經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式、大安全裕量的保守性假設(shè),難以確定不同工況下堆芯內(nèi)燃料格架、攪混翼等特征結(jié)構(gòu)影響下的堆芯單相、兩相、旋流、湍流、流動(dòng)交混、流速梯度、溫度梯度等熱工水力狀態(tài)與規(guī)律。需通過(guò)小尺度計(jì)算獲得堆芯特征結(jié)構(gòu)附近的流速、壓力、溫度等參數(shù)分布,以用于熱工水力分析,并為中子物理、化學(xué)沉積與腐蝕、輻照損傷、流致振動(dòng)等堆芯多物理過(guò)程分析提供詳細(xì)的熱工水力數(shù)據(jù),從而深刻認(rèn)知反應(yīng)堆全壽命周期內(nèi)的堆芯性能狀態(tài)。能夠捕捉堆芯小尺度幾何、流動(dòng)、傳熱特征的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）分析技術(shù)可以彌補(bǔ)大尺度熱工水力分析的不足,但該技術(shù)在堆芯性能分析中存在網(wǎng)格分辨率要求高、網(wǎng)格數(shù)量大、計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)、多尺度多物理場(chǎng)邊界影響顯著等技術(shù)難題。為此,本文通過(guò)PWR堆芯熱工水力特征的分析與利用、CFD分析規(guī)律的探索與應(yīng)用,開(kāi)展了堆芯CFD分析的適用性與效率研究,堆芯CFD分析實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方案的... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：133 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 PWR堆芯性能CFD分析研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外研究趨勢(shì)與現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)研究趨勢(shì)與現(xiàn)狀
        1.2.3 堆芯CFD分析的技術(shù)難點(diǎn)與不足
    1.3 本文研究目標(biāo)與方案
        1.3.1 堆芯CFD分析的適用性與效率研究
        1.3.2 堆芯CFD分析的實(shí)驗(yàn)方案優(yōu)化研究
        1.3.3 堆芯CFD分析的高尺度熱工水力應(yīng)用研究
        1.3.4 堆芯CFD程序與其它物理場(chǎng)耦合計(jì)算技術(shù)研究
第2章 堆芯CFD分析的適用性與效率研究
    2.1 堆芯特征結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格分辨率方案
        2.1.1 網(wǎng)格空間分辨率研究方案
        2.1.2 光棒區(qū)網(wǎng)格分辨率研究
        2.1.3 復(fù)雜結(jié)構(gòu)區(qū)網(wǎng)格分辨率研究
        2.1.4 網(wǎng)格空間分辨率適用性驗(yàn)證
    2.2 計(jì)算效率的量化評(píng)估方案研究
        2.2.1 堆芯CFD計(jì)算規(guī)律研究
        2.2.2 基于量化評(píng)估的CFD計(jì)算效率分析
        2.2.3 量化評(píng)估指標(biāo)的等效轉(zhuǎn)換
        2.2.4 量化評(píng)估在堆芯CFD分析中的應(yīng)用方案
    2.3 湍流模型應(yīng)用方案研究
        2.3.1 堆芯分段CFD分析方案研究
        2.3.2 湍流模型應(yīng)用研究
        2.3.3 PWR堆芯湍流特征研究
        2.3.4 基于堆芯流動(dòng)特點(diǎn)的MRANS計(jì)算方案
    2.4 堆芯CFD計(jì)算的簡(jiǎn)化方案研究
        2.4.1 格架內(nèi)冷卻劑流動(dòng)特性分析
        2.4.2 SSSM方案設(shè)計(jì)與準(zhǔn)確性分析
        2.4.3 復(fù)雜熱工水力條件下SSSM方案適用性分析
        2.4.4 SSSM方案的效率分析
    2.5 本章小節(jié)
第3章 基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)方案的CFD分析研究
    3.1 流域邊界對(duì)流動(dòng)特性的影響及規(guī)律
        3.1.1 定位格架及攪混翼區(qū)域T-H規(guī)律分析
        3.1.2 攪混翼下游流域T-H規(guī)律分析
    3.2 流域范圍對(duì)流動(dòng)特性的影響及規(guī)律
        3.2.1 流域范圍對(duì)熱工水力的影響分析
        3.2.2 流域范圍作用機(jī)理分析
        3.2.3 流域范圍適用性分析
    3.3 旁通流域?qū)α鲃?dòng)特性的影響分析
    3.4 本章小節(jié)
第4章 堆芯高尺度T-H模型的CFD分析研究
    4.1 堆芯高尺度T-H分析的重要性
        4.1.1 堆芯分布并行計(jì)算的實(shí)現(xiàn)
        4.1.2 堆芯分布并行計(jì)算優(yōu)勢(shì)分析
    4.2 多尺度熱工水力分析模型
        4.2.1 子通道分析模型介紹
        4.2.2 CFD分析模型及優(yōu)勢(shì)介紹
    4.3 大流域子通道間橫流交混狀態(tài)研究
        4.3.1 組件內(nèi)相鄰區(qū)域間交混狀態(tài)分析
        4.3.2 相鄰組件間交混狀態(tài)分析
        4.3.3 交混狀態(tài)的計(jì)算分析
        4.3.4 交混狀態(tài)的圖示分析
    4.4 子通道程序橫流求解模型研究
        4.4.1 橫流空間加速度項(xiàng)分析
        4.4.2 壓降橫向梯度分析
        4.4.3 橫流阻力分析
    4.5 子通道間橫流交混機(jī)理研究
        4.5.1 橫流阻力特征分析
        4.5.2 流線特征分析
        4.5.3 子通道橫流求解優(yōu)化策略
    4.6 本章小結(jié)
第5章 CFD程序的耦合計(jì)算技術(shù)研究
    5.1 精細(xì)化物理場(chǎng)耦合技術(shù)方案研究
        5.1.1 精細(xì)化物理場(chǎng)耦合計(jì)算難點(diǎn)分析
        5.1.2 網(wǎng)格映射及數(shù)據(jù)傳遞方案
    5.2 精細(xì)化物理場(chǎng)間耦合計(jì)算的實(shí)現(xiàn)
        5.2.1 映射與數(shù)據(jù)傳遞的實(shí)現(xiàn)
        5.2.2 程序的并行化與模塊設(shè)計(jì)
        5.2.3 耦合計(jì)算的實(shí)現(xiàn)
    5.3 精細(xì)化耦合計(jì)算精度研究
        5.3.1 網(wǎng)格劃分對(duì)耦合計(jì)算的影響
        5.3.2 網(wǎng)格映射對(duì)耦合計(jì)算的影響
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果
致謝
附錄A


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]2×2棒束通道格架攪混翼橫向流場(chǎng)PIV實(shí)驗(yàn)研究[J]. 周夢(mèng)君,毛輝輝,封亞,楊立新.  核動(dòng)力工程. 2016(04)
[2]基于蒙特卡羅方法和CFD方法的物理-熱工耦合計(jì)算[J]. 陳軍,曹良志,鄭友琦,吳宏春,王昆鵬.  原子能科學(xué)技術(shù). 2016(02)
[3]基于激光多普勒測(cè)量的6×6棒束間湍流流動(dòng)研究[J]. 俞洋,汪昊楠,于楠,熊進(jìn)標(biāo),傅孝良,程旭,楊燕華.  原子能科學(xué)技術(shù). 2015(07)
[4]3×3棒束間湍流流動(dòng)的3D激光多普勒方法實(shí)驗(yàn)研究[J]. 俞洋,熊進(jìn)標(biāo),程旭.  核動(dòng)力工程. 2015(03)
[5]燃料組件5×5格架多跨模型CFD模擬方法研究[J]. 晁嫣萌,楊立新,龐錚錚,張玉相.  原子能科學(xué)技術(shù). 2014(05)
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[9]CFD方法在棒束定位格架熱工水力分析中的應(yīng)用研究[J]. 陳畏葓,張虹,朱力,熊萬(wàn)玉.  核動(dòng)力工程. 2009(S1)
[10]定位格架典型部件對(duì)5×5棒束通道內(nèi)流場(chǎng)影響的數(shù)值研究[J]. 田瑞峰,毛曉輝,王小軍.  原子能科學(xué)技術(shù). 2009(01)

博士論文
[1]棒束通道單相及兩相流動(dòng)與傳熱數(shù)值研究[D]. 李小暢.哈爾濱工程大學(xué) 2015

碩士論文
[1]帶攪混翼格架的棒束通道內(nèi)橫向流場(chǎng)PIV實(shí)驗(yàn)研究[D]. 封亞.北京交通大學(xué) 2016
[2]壓水堆核電站堆芯子通道分析[D]. 梁志滔.華南理工大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3199403