七棒束内超临界流体流动传热的数值分析_王磊

３卷第４期　第３０１３年４月　２

动　力　工　程　学　报

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎｅｓｅＳｏｃｉｅｔｏｆＰｏｗｅｒＥｎｉｎｅｅｒｉｎ　　　　　ｙｇｇ　

Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．４　

Ａｒ．２０１３　ｐ

（）文章编号：１６７４７６０７２０１３０４０３１６０６ＴＫ１２３　　　文献标志码：Ａ　　　学科分类号：４７０．１０－－－　　　中图分类号：

七棒束内超临界流体流动传热的数值分析

王　磊，　顾汉洋

（）上海交通大学核科学与工程学院，上海２００２４０

摘　要：在７棒束内超临界氟利昂流体传热试验数据的基础上，采用ω类湍流模型ＳＳＴ和ＲＳＯ以及ε类湍流模型Ｒ结果表明：近壁面区域采用低雷诺ＮＧ和ＳＳＧ对三组典型工况进行了数值计算．数模型处理的ω类模型能定性捕捉到壁面的局部传热弱化现象，而壁面函数法的处理方式不能预测到此类现象；受７棒束非对称热边界条件和强浮力的影响，棒束不同通道内流率分布存在强烈的不均匀性，中心棒和周边加热棒的传热特性存在显著差异．为了准确预测棒束内超临界流体的传热特性特别是典型传热弱化现象，应重点完善湍流模型的近壁面区域处理方式．关键词：棒束通道；超临界流体；传热；湍流模型；浮力作用

ＮｕｍｅｒｉｃａｌＡｎａｌｓｉｓｏｎＴｈｅｒｍａｌＨｄｒａｕｌｉｃＢｅｈａｖｉｏｒｏｆ　　　－　　ｙｙ

ＳｕｅｒｃｒｉｔｉｃａｌＦｌｕｉｄｉｎ７ｒｏｄＢｕｎｄｌｅｓ　　　－　ｐ

ａｎＷＡＮＧＬｅｉ，Ｕ　Ｈａｎ　Ｇ－ｙｇ

（，，）ＳｃｈｏｏｌｏｆＮｕｃｌｅａｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｉｎｅｅｒｉｎＳｈａｎｈａｉＪｉａｏｔｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔＳｈａｎｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ　　　　　　　ｇｇｇｇｙｇ　：，ＡｂｓｔｒａｃｔＢａｓｅｄｏｎｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｄａｔａｏｆｓｕｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｆｒｅｏｎｉｎ７ｒｏｄｂｕｎｄｌｅｓｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｓｉｓｏｎｔｈｅｒ　　－　　　　　　－　　　　－ｐｙｍａｌｈｄｒａｕｌｉｃｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｔｈｅｓｕｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｆｌｕｉｄｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｉｎｔｈｒｅｅｔｉｃａｌｃａｓｅｓｕｓｉｎｔｅｔｕｒｂｕ－　　　　　　　　　　　　　－　－ｙｐｙｐｇωｙｐｌｅｎｃｅｍｏｄｅｌｓＳＳＴａｎｄＲＳＯ，ａｎｄεｔｅｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｍｏｄｅｌｓＲＮＧａｎｄＳＳＧ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅωｔｅ　　　　－　　　　　　　　－ｙｐｙｐｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｍｏｄｅｌｓｔｒｅａｔｅｄｂｌｏｗ－Ｒｅｎｏｌｄｓｎｕｍｂｅｒｍｏｄｅｌｉｎｍｅｔｈｏｄｃａｎｕａｌｉｔａｔｉｖｅｌｒｅｖｅａｌｔｈｅｈｅａｔ　　　　　　　　　－ｙｙｇｑｙ　　　

，ｔｒａｎｓｆｅｒｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎｈｅｎｏｍｅｎｏｎｉｎｔｈｅｎｅａｒａｌｌｒｅｉｏｎｗｈｉｌｅｔｈｅｗａｌｌｆｕｎｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｃａｎｎｏｔ．Ｄｕｅｔｏ　　　　　－ｗ　　　　　　　　ｐｇ，ｔｈｅａｓｍｍｅｔｒｏｆｔｈｅｒｍａｌｂｏｕｎｄａｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｔｒｏｎｂｕｏａｎｃｅｉｎ７ｒｏｄｂｕｎｄｌｅｓｔｈｅ　　　　　　　　　　－　ｙｙｙｇｙ　　　，ｍａｓｓｆｌｕｘｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｓｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍｌｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｈａｎｎｅｌｓａｎｄｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅ　　　－　　　　－　　　ｙ　ｃｅｎｔｒａｌａｎｄｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｒｏｄｈａｖｅｓｉｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ．Ｔｏａｃｃｕｒａｔｅｌｒｅｄｉｃｔｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ　　　　　　　　－　－ｇｇｙｐ　　

，，ｔｉｃｓｏｆｓｕｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｆｌｕｉｄｉｎｔｈｅｒｏｄｂｕｎｄｌｅｓｅｓｅｃｉａｌｌｔｈｅｔｉｃａｌｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎｈｅｎｏｍｅｎｏｎ　　　　　　　　　－　　ｐｐｙｙｐｐ　ｅｍｈａｓｅｓｓｈｏｕｌｄｂｅｌａｉｄｏｎｉｍｒｏｖｉｎｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｎｅａｒａｌｌａｒｅａｏｆｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｍｏｄｅｌｓ．　　　　　　　　　－ｗ　　　　ｐｐｇ　

：；；；；Ｋｅｗｏｒｄｓｒｏｄｂｕｎｄｌｅｓｓｕｂｃｈａｎｎｅｌｓｕｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｆｌｕｉｄｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｍｏｄｅｌｂｕｏａｎｃｅ　　－　　　ｐｙｙ　

相对目前的压水堆具有ＳＣＷＲ）　　超临界水冷堆（

设备简化和热效率高等显著优点，为此世界核能发

］１２－

超临界水的一个主达国家对其开展了大量研究［．

物性的急剧变化导致奇异的流动传热特性．深刻认识超临界水的流动和传热特性是研究开发超临界水冷堆的关键问题之一．

由于受到研究成本和试验技术的限制，针对棒

而要特性是在拟临界点附近存在物性的急剧变化，

收稿日期：２０１２０６２５２０１２０８２９－－　　修订日期：－－

）基金项目：超临界水堆关键科学问题的基础研究资助项目（２００７ＣＢ２０９８００

，）：作者简介：王　磊（男，河北唐山人，硕士研究生，主要从事反应堆流体传热方面的研究．电话（１９８６Ｔｅｌ．１５６１８９１３３４０；－）

：Ｅ－ｍａｉｌｃｓｕｗａｎｌｅｉｍａｉｌ．ｃｏｍ．＠ｇｇ

　第４期

王　磊，等：七棒束内超临界流体流动传热的数值分析

拟临界点温度．

３１７

束内超临界流体流动传热试验研究的公开资料十分

３］

有限［近年来，．ＣＦＤ在超临界流体流动传热研究

试验工况条件见表１．通过测量得到中心棒９０°位置上沿轴向上的内壁面温度，进而得到对应位置外壁面的温度．

表１　试验工况条件Ｔａｂ．１　Ｅｘｅｒｉｍｅｎｔａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｐ

实验编号１　

入口温度／℃

出口温度／℃

入口质量流率／

－１）（·ｍ－２·ｓｋｇ

方面的应用引起了广泛关注，并在简单圆管道的超

］４７－

，临界流体流动和传热研究中取得了成功［但因缺

这些研究中的Ｃ少相应的试验数据，ＦＤ计算缺乏必同时对棒束内强浮力效应引起的传热弱要的验证，

化现象也缺乏分析．

笔者结合Ｋｉｒｉｌｌｏｖ等得到的７棒束超临界氟利采用Ｃ昂传热试验数据，ＦＸ软件中４种湍流模型对三组典型工况进行了数值分析，旨在验证不同湍流模型对棒束内超临界流体流动传热特性预测的适用性，并分析棒束内超临界流体的流动结构和浮升力为后续超临界流体棒束试验研究和数值模的影响，

型的开发和完善提供参考．

压力／ＭＰａ

加热强度／（ｋＷ·ｍ－３）

７４．４２１．７７　９　５０８．３３　５１５．４９　４５５．１０　

４

４．６５４５×１０　３．４４．６５６６×１０　７．４４．６５５２×１０　８．

２１９．２６３８．２０　１　１　３　

９０．００１９．００　１　

２　数学模型

即ε类型的ＲＮＧ　　采用两类湍流模型进行计算，

［［］８］

以及ω类型的ｋＳＧ雷诺 …… 此处隐藏：9096字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……