在壓水堆燃料組件的定位格架下游,局部擾動(dòng)沿流動(dòng)方向逐漸衰減,流場(chǎng)最終趨于穩(wěn)定。光滑棒束區(qū)冷卻劑的湍流流動(dòng)和交混特性是影響反應(yīng)堆經(jīng)濟(jì)性和安全性的重要因素,有必要進(jìn)行深入研究。本文采用粒子圖像測(cè)速（PIV）與數(shù)值模擬（CFD）相結(jié)合的方法,對(duì)3×3小規(guī)模棒束內(nèi)水的流動(dòng)特性進(jìn)行研究,得到了一階平均流速以及二階湍流統(tǒng)計(jì)信息。結(jié)果表明,中心子通道的速度明顯高于棒間隙區(qū),但軸向均方根速度呈現(xiàn)出相反的變化趨勢(shì)。在相鄰子通道橫向速度梯度的作用下,棒束內(nèi)出現(xiàn)了大尺度的流量脈動(dòng)現(xiàn)象,且脈動(dòng)波長(zhǎng)隨雷諾數(shù)的增加而增大。此外,實(shí)驗(yàn)得到的湍流交混系數(shù)較壓水堆采用的Castellana公式預(yù)測(cè)值偏高10%左右,這一偏差隨雷諾數(shù)的增加有減小的趨勢(shì)。 

【文章來(lái)源】：原子能科學(xué)技術(shù). 2020,54(09)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

實(shí)驗(yàn)回路系統(tǒng)

1.2 實(shí)驗(yàn)段棒束實(shí)驗(yàn)段結(jié)構(gòu)如圖2所示,去離子水由底部進(jìn)入實(shí)驗(yàn)段,在腔室內(nèi)充分混合后向上流經(jīng)3×3棒束區(qū),隨后在頂部腔室匯集后流出實(shí)驗(yàn)段。3×3棒束由直徑為9.5 mm的不銹鋼棒組成,相鄰棒的中心距為12.6 mm,實(shí)驗(yàn)段水力當(dāng)量直徑為7.54 mm。中部為長(zhǎng)度280 mm的透明區(qū)域,其中6根不銹鋼棒由透明FEP管代替(如橫截面A-A),外壁由亞克力玻璃加工成型,通過(guò)法蘭與上游和下游實(shí)驗(yàn)段連接。25 ℃時(shí)FEP的折射率為1.338,與水的折射率1.33非常接近,通過(guò)匹配折射率的方法能減小兩種材質(zhì)交界面附近示蹤粒子的位移誤差。此外,FEP管外徑設(shè)計(jì)為9.5 mm、壁厚設(shè)計(jì)為0.5 mm,薄壁可保證測(cè)量區(qū)處于高透明狀態(tài)。在實(shí)驗(yàn)棒束與頂部和底部腔室以及法蘭連接的位置均安裝有定位格架,用來(lái)支撐和定位不銹鋼棒。本實(shí)驗(yàn)主要關(guān)注棒束穩(wěn)定流動(dòng)區(qū)的湍流特性,定位格架的結(jié)構(gòu)不同于真實(shí)燃料組件中的格架,而是在實(shí)現(xiàn)定位作用的同時(shí)最大限度地增加流通面積,減小對(duì)流場(chǎng)的干擾。

LES的思想是使用濾波函數(shù)在空間濾波,將湍流分為大尺度渦和小尺度渦,其中大尺度渦直接求解,而小尺度渦則采用亞格子尺度模型進(jìn)行模化,過(guò)濾尺度主要取決于所劃分的網(wǎng)格。LES的橫截面網(wǎng)格劃分如圖3所示,近壁面第1個(gè)網(wǎng)格距離設(shè)置為0.003 mm,徑向網(wǎng)格伸展率為1.2,沿流動(dòng)方向和每根棒周向分別設(shè)置151和180個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn),總網(wǎng)格數(shù)為1 600萬(wàn)。計(jì)算過(guò)程中最大y+約為0.2,沿展向和流動(dòng)方向的空間分辨率分別為9.5和76.2,滿足大渦模擬的分辨率要求[9]。雷諾時(shí)均模擬的橫截面網(wǎng)格劃分與圖3類似,經(jīng)網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證后總網(wǎng)格數(shù)選取為300萬(wàn)。2.3 計(jì)算模型與求解設(shè)置

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]棒束通道內(nèi)定位格架攪混特性PIV可視化研究[J]. 李興,譚思超,祁沛垚,米爭(zhēng)鵬,何宇豪.  原子能科學(xué)技術(shù). 2019(04)
[2]激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)對(duì)棒束通道內(nèi)定位格架攪渾特性研究[J]. 黃云龍,譚思超,米爭(zhēng)鵬,李興,蘇建科.  原子能科學(xué)技術(shù). 2018(05)



本文編號(hào)：3450928