準(zhǔn)確可靠地預(yù)測棒束內(nèi)超臨界水流動傳熱行為對超臨界水冷堆堆芯熱工水力研究具有重要意義。為了評價湍流模型在棒束內(nèi)超臨界水流動傳熱計算中的性能，本文以開源CFD軟件包OpenFOAM為數(shù)值分析工具，基于上海交通大學(xué)超臨界水棒束試驗數(shù)據(jù),評價了k-ω SST模型和realizable k-ε模型在預(yù)測布置有簡單定位格架的四棒束內(nèi)超臨界水流動傳熱現(xiàn)象時的性能。同時,還將OpenFOAM模擬所得的加熱棒內(nèi)壁溫軸向分布同實驗結(jié)果以及SSG模型的CFX計算結(jié)果進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)三種湍流模型均過低地估算了超臨界壓力下水在棒束流道內(nèi)的換熱能力，由于k-ω模型在壁面附近較k-ε模型有優(yōu)勢，而realizable k-ε模型和SSG模型均為ε類模型，所以在遠(yuǎn)離定位格架的區(qū)域k-ω SST模型預(yù)測結(jié)果同實驗值最為接近。但由于realizable k-ε模型和k-ωSST模型均采用了湍流粘度修正，過度地抑制了定位格架附近的湍流動能產(chǎn)生項，因而得到定位格架附近與實驗不符的溫度變化趨勢。綜合評價本文所考察的湍流模型，k-ω SST模型的模擬結(jié)果較優(yōu)，然而為了更精確地模擬超臨界壓力下棒束內(nèi)的流動傳熱現(xiàn)象，湍流模型仍然有待... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：104 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號說明
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 研究和發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 超臨界水冷堆的設(shè)計和研究
        1.2.2 超臨界流體傳熱研究
    1.3 本文研究內(nèi)容
第二章 數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)及模擬工具簡介
    2.1 數(shù)值模擬基本理論
        2.1.1 描述流動與傳熱的控制方程
        2.1.2 控制方程的通用形式及離散
        2.1.3 數(shù)值解法簡介
    2.2 OpenFOAM簡介
        2.2.1 OpenFOAM基本構(gòu)架
        2.2.2 OpenFOAM求解過程
        2.2.3 在OpenFOAM中加入超臨界水物性模塊
    2.3 湍流模型
        2.3.1 RANS方程組
        2.3.2 k-ω SST模型
        2.3.3 realizable k-ε模型
        2.3.4 壁面函數(shù)
    2.4 本章小結(jié)
第三章 針對超臨界棒束內(nèi)流動傳熱的湍流模型評價
    3.1 數(shù)值計算模型
        3.1.1 實驗工況及邊界條件
        3.1.2 幾何模型及網(wǎng)格劃分
        3.1.3 網(wǎng)格無關(guān)性檢驗
    3.2 流場的預(yù)測
        3.2.1 子通道速度分布
        3.2.2 子通道湍動能分布
    3.3 溫度分布的預(yù)測
        3.3.1 加熱棒內(nèi)壁溫分析
        3.3.2 子通道溫度分布
    3.4 本章小結(jié)
第四章 繞絲結(jié)構(gòu)對超臨界水棒束流動傳熱的影響
    4.1 LVR堆實驗條件
        4.1.1 運行工況及邊界條件
        4.1.2 幾何模型及網(wǎng)格劃分
    4.2 繞絲結(jié)構(gòu)對流動的影響
        4.2.1 繞絲對壁面剪切應(yīng)力的影響
        4.2.2 繞絲對流速的影響
        4.2.3 繞絲對湍流動能的影響
        4.2.4 繞絲對壓力分布的影響
    4.3 繞絲結(jié)構(gòu)對傳熱的影響
        4.3.1 繞絲結(jié)構(gòu)對子通道溫度分布的影響
        4.3.2 繞絲結(jié)構(gòu)對燃料棒表面溫度分布的影響
    4.4 本章小結(jié)
第五章 節(jié)徑比對棒束內(nèi)超臨界水流動傳熱的敏感性分析
    5.1 敏感性分析計算工況
    5.2 流場的敏感性
        5.2.1 流體速度
        5.2.2 湍流動能
    5.3 傳熱的敏感性
        5.3.1 壁面溫度
        5.3.2 子通道流體溫度
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 本文創(chuàng)新點
    6.3 前景與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間已發(fā)表或錄用的論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]三角形排列的緊密柵元棒束內(nèi)流動行為的數(shù)值模擬[J]. 于意奇,楊燕華,顧漢洋,程旭,宋小明,王小軍.  核動力工程. 2009(S1)
[2]超臨界水冷堆述評[J]. 陸道綱,彭常宏.  原子能科學(xué)技術(shù). 2009(08)

碩士論文
[1]四棒束超臨界水流動傳熱數(shù)值研究[D]. 何斯琪.上海交通大學(xué) 2013



本文編號：3449680