安全性和經(jīng)濟性始終是核能在當今世界能源格局中占有重要地位的保證,作為新堆型設(shè)計的重要方向,球床水冷堆在這些方面都具有獨特的優(yōu)勢。相比于隨機堆積球床,規(guī)則填充球床具有更佳的綜合換熱性能,應(yīng)用前景廣闊。開展規(guī)則填充球床內(nèi)單相對流換熱的研究,對球床水冷堆的優(yōu)化和球床計算方法的完善都具有重要的意義。本文使用CFD方法研究了簡單立方(SC)、體心立方(BCC)和面心立方(FCC)等規(guī)則填充球床在湍流流態(tài)下的單相流動和換熱特性及其影響因素,從顆粒和液體工質(zhì)的匹配、球床實驗段兩方面為BCC球床的粒子成像測速(PIV)實驗進行了初步設(shè)計,以期驗證速度場的模擬結(jié)果。本文主要的研究工作和結(jié)果如下:1.采用搭橋法處理顆粒間的點接觸問題,確定了合適的球床規(guī)模與橋柱直徑,分析了局部流動和換熱特性以及橋柱直徑對其的影響。結(jié)果表明:SC和FCC球床能簡化成1/4通道模型,而BCC球床采用單通道模型比較合適,原因是其湍流流場的對稱性會從軸對稱轉(zhuǎn)變成中心對稱,壓力梯度和Nu數(shù)均得到明顯提高。流場對稱性變化的位置受到Re數(shù)影響,但未受到球床軸向?qū)訑?shù)的影響。橋柱直徑增加會降低BCC和FCC球床的局部壓降,但在其不高于0.1...

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.2簡單立方的兩種衍生規(guī)則結(jié)構(gòu)

規(guī)則結(jié)構(gòu)主要是以菱形和正方形的球?qū)訛榛A(chǔ)建立起來的，大體上分為簡單立（SC,SimpleCube）、斜方（Orthorhombic）和菱方（Rhombohedra）三類[18]（見圖1.1在簡單立方的基礎(chǔ)上，還衍生出了體心立方（BCC,BodyCenterCube，圖....

圖1.3顆粒填充床CFD模擬的兩種方法

有時也會用到顆粒雷諾數(shù)：ffp0puReρdμ=（1-5）式中，dp是顆粒直徑，m；ρf是流體的密度，kg·m-3；μf是流體的動力粘度，Pa·s；ε是孔隙率；h是對流換熱系數(shù)，W·m-2·K-1；λf是流體的導熱系數(shù)，W·m-1·K-1。需要說明的是，根據(jù)文獻[19~2....

圖1.4Dalman的單列雙球排列

大大強化了硬件的計算性能，使這種方法得到了廣泛應(yīng)用。早期的孔隙流動模擬主要針對簡單排列的層流對流換熱。Sorensen和Stewar（t1974）[23-25]解出了球面恒溫的加熱條件下SC結(jié)構(gòu)內(nèi)Stokes流動（Re≤0.1）的速度場和溫度場，而且其對流換熱系數(shù)的計....

圖1.5Derkx和Dixon的交錯排列Derkx和Dixon（1996）

大大強化了硬件的計算性能，使這種方法得到了廣泛應(yīng)用。早期的孔隙流動模擬主要針對簡單排列的層流對流換熱。Sorensen和Stewar（t1974）[23-25]解出了球面恒溫的加熱條件下SC結(jié)構(gòu)內(nèi)Stokes流動（Re≤0.1）的速度場和溫度場，而且其對流換熱系數(shù)的計....

本文編號：3941132