為探究工質(zhì)在核熱推進(jìn)反應(yīng)堆冷卻劑通道內(nèi)的熱工水力行為,基于數(shù)值計(jì)算方法,開(kāi)展了圓管內(nèi)高溫、高流速氫氣流動(dòng)換熱特性研究。通過(guò)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn),采用壓力基耦合算法、SST k-ω湍流模型以及物性模型進(jìn)行高溫、高流速氫氣流動(dòng)換熱特性數(shù)值模擬是合理可行的,計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值符合較好,計(jì)算模型選擇正確。在分析基礎(chǔ)工況流場(chǎng)與溫度場(chǎng)的基礎(chǔ)上,還研究了熱工參數(shù)對(duì)氫氣管內(nèi)流動(dòng)換熱特性的影響,結(jié)果表明,隨質(zhì)量流量的增大換熱效果增強(qiáng),隨熱流密度的增大換熱效果變差。研究方法與結(jié)果可為高溫、高熱流密度環(huán)境下氣體工質(zhì)流動(dòng)換熱特性研究、核熱推進(jìn)反應(yīng)堆的熱工設(shè)計(jì)與仿真模擬提供參考。

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【部分圖文】：

圖1計(jì)算模型幾何結(jié)構(gòu)

計(jì)算域邊界條件如下。1)入口:質(zhì)量流量、溫度;2)出口:壓力;3)入口段壁面:絕熱、無(wú)滑移壁面、給定壁面粗糙度;4)加熱段壁面:第2類邊界條件、無(wú)滑移壁面、給定壁面粗糙度。1.4網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證

圖2氫氣熱解份額

研究結(jié)果表明,溫度、壓力以及堆芯中能量沉積均對(duì)氫氣熱解有重要影響,圖2為不同溫度、壓力下的氫氣熱解份額[13-14],處于熱解平衡狀態(tài)下的分子氫與原子氫熱物性與輸運(yùn)性質(zhì)發(fā)生了很大的變化[16]。物性變化使冷卻劑流動(dòng)換熱特性發(fā)生變化,欲真實(shí)模擬氫氣在管內(nèi)熱工水力行為,須考慮高溫氫氣....

圖3驗(yàn)證工況熱流密度和壁溫分布

本研究對(duì)基礎(chǔ)工況進(jìn)行流道內(nèi)的流場(chǎng)與溫度場(chǎng)分布情況分析。由于流道直徑較小,氫氣密度較低,因此即使入口質(zhì)量流量很低,入口的速度量級(jí)也相當(dāng)可觀。氫氣流場(chǎng)與溫度場(chǎng)分布示于圖5。由圖5可知,隨軸向壓力的降低、溫度的升高,流道內(nèi)的氫氣膨脹密度降低、速度升高,并在靠近出口位置處馬赫數(shù)Ma>1,....

圖4不同湍流模型計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值對(duì)比結(jié)果

圖3驗(yàn)證工況熱流密度和壁溫分布圖5氫氣流場(chǎng)與溫度場(chǎng)分布

本文編號(hào)：3921287