全球能源危機日益嚴重,核能是解決全球能源危機的主要途徑之一,但是核能發(fā)電過程中產(chǎn)生的大量核廢料的處理制約著核能的快速發(fā)展。ADS可以解決核乏料問題,但是ADS次臨界堆堆芯在運行中會產(chǎn)生非常多的熱量,為保證整個反應堆安全運行,必須具有高效且穩(wěn)定的二回路冷卻系統(tǒng)。與水和堿金屬等冷卻劑相比,液態(tài)鉛鉍共晶合金（Lead-Bismuth Eutectic,LBE）具有低熔點,高沸點,較好的中子性能和良好的自然循環(huán)能力等突出優(yōu)點,是目前ADS系統(tǒng)設計中散裂靶和回路冷卻劑的首選材料。在上述背景下,本文主要對液態(tài)LBE的對流換熱特性進行研究。由于液態(tài)LBE不同于常規(guī)流體（水）,其普朗特數(shù)遠低于水,即使在充分的湍流流場中,分子擴散仍然占據(jù)重要地位。因此在進行數(shù)值模擬過程中,需要選用合適的湍流普朗特數(shù)模型,對基于雷諾平均的數(shù)值模擬求解方法進行修正。本文首先運用不同的湍流模型和湍流普朗特數(shù)模型對液態(tài)LBE在環(huán)形通道內的對流換熱進行數(shù)值模擬,將獲得的數(shù)值結果與實驗測量值進行對比,發(fā)現(xiàn)使用可修正k-ε湍流模型和SST k-ω湍流模型與Cheng湍流普朗特數(shù)模型相結合的計算模型,數(shù)值結果準確度更高。然后對主換熱器... 

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
符號說明
第1章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 液態(tài)LBE熱工水力實驗研究進展
        1.2.2 液態(tài)LBE熱工水力數(shù)值模擬研究進展
        1.2.3 液態(tài)LBE換熱器研究進展
    1.3 本文的主要研究內容與研究目標
    1.4 本章小結
第2章 液態(tài)LBE在圓管外的流動換熱數(shù)值模擬
    2.1 物理模型和網(wǎng)格劃分
        2.1.1 物理模型
        2.1.2 網(wǎng)格劃分
    2.2 液態(tài)LBE流動的控制方程
        2.2.1 質量守恒方程
        2.2.2 動量守恒方程
        2.2.3 能量守恒方程
    2.3 湍流模型
    2.4 湍流普朗特數(shù)模型
    2.5 物性參數(shù)和邊界條件設置
    2.6 計算工況
    2.7 數(shù)值計算結果及分析
        2.7.1 標準k-ε湍流模型不同湍流普朗特數(shù)計算結果
        2.7.2 可修正k-ε湍流模型不同湍流普朗特數(shù)計算結果
        2.7.3 SST k-ω模型不同湍流普朗特數(shù)計算結果
        2.7.4 誤差分析
    2.8 本章小結
第3章 液態(tài)LBE-高壓水換熱器數(shù)值模擬
    3.1 換熱器的幾何模型
        3.1.1 CiADS主換熱器原理樣機物理模型
        3.1.2 CiADS主換熱器原理樣機結構簡化
    3.2 網(wǎng)格劃分和網(wǎng)格無關性驗證
    3.3 物性參數(shù)及邊界條件設置
    3.4 數(shù)值模擬計算結果分析
        3.4.1 流場分析
        3.4.2 壓力場分析
        3.4.3 溫度場分析
    3.5 本章小結
第4章 液態(tài)LBE-高壓水換熱器換熱性能實驗
    4.1 實驗系統(tǒng)與設備
    4.2 實驗數(shù)據(jù)采集與不確定度分析
    4.3 實驗步驟
    4.4 實驗結果分析
    4.5 本章小結
第5章 換熱器換熱性能的影響因素分析
    5.1 評價標準
        5.1.1 液態(tài)LBE和高壓水的雷諾數(shù)
        5.1.2 換熱器的傳熱系數(shù)
        5.1.3 換熱器殼側液態(tài)LBE換熱經(jīng)驗關系式
        5.1.4 換熱器管側高壓水換熱經(jīng)驗關系式
    5.2 數(shù)值模擬計算工況
    5.3 結果分析
        5.3.1 液態(tài)LBE對流換熱特性分析
        5.3.2 換熱器換熱能力影響因素分析
            5.3.2.1 高壓水入口溫度對換熱器換熱性能的影響
            5.3.2.2 高壓水質量流量對換熱器換熱性能的影響
            5.3.2.3 液態(tài)LBE入口溫度對換熱器換熱性能的影響
            5.3.2.4 液態(tài)LBE質量流量對換熱器性能的影響
    5.4 本章小結
第6章 換熱器結構優(yōu)化
    6.1 評價標準
    6.2 物理模型和邊界條件
    6.3 數(shù)值模擬結果分析
        6.3.1 支承板數(shù)量對流場的影響
        6.3.2 支承板數(shù)量對壓力場的影響
        6.3.3 支承板數(shù)量對溫度場的影響
        6.3.4 最佳支承板數(shù)量
    6.4 本章小結
第7章 結論與展望
    7.1 主要工作和結論
    7.2 展望
參考文獻
致謝
研究成果及發(fā)表的學術論文
導師及作者簡介
附件


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3713454