快堆组件稠密棒束数值模拟

为详细研究快堆组件稠密棒束中的冷却剂流动方式,本工作采用Fluent程序对169棒束快堆燃料组件进行了三维数值模拟,并与已公开发表的文献结果进行了对比。由计算结果可知:计算得到的摩擦系数结果在Re为35 885~61 354时与试验结果符合较好;从中心到外围,横向流和轴向流在不同的方向和位置呈现出不同的流动特性。根据模拟结果可更准确地预测棒束通道内的流动情况,可为今后稠密棒束组件水力学设计和子通道内流量测量试验提供参考。

稠密棒束通道内骤冷前沿附近壁面放热模型研究

在再淹没过程中,骤冷前沿附近的流动换热现象最为复杂,通常所说的骤冷就是在这个区域发生的对于稠密棒束再淹没过程,实验研究显示其骤冷前沿处壁面温度的下降非常急剧,而已有的估算骤冷前沿附近放热的经验关系式模型未能合理预测该位置处的放热,进而不能很好地模拟整体包壳温度历史曲线形状。本研究结合窄通道沸腾换热相关研究,提出"液体半月板延伸区域瞬态蒸发模型"来估算骤冷前沿附近的放热。与实验结果对比,证明该模型能够更好地估算骤冷前沿处壁面温度的变化。

2×2稠密棒束内超临界水的传热特性试验研究

在压力p=23~28 MPa、质量流速G=350~1 000kg/(m^2·s)、热流密度q=200~1 000kW/m^2的试验参数范围内,对2×2棒束内超临界水的传热特性进行了试验研究。试验得到了加热管周向壁温分布规律,并就出现周向温度差异的原因进行了分析。此外,给出了压力、质量流速及热流密度等系统参数对平均传热特性的影响,分析了低质量流速下出现的传热恶化现象。试验结果表明:加热管周向壁温并不均匀,边角子通道壁温最高,中心子通道壁温最低,周向壁温的高低与横截面流通面积的不均匀性紧密相关。随着热流密度的提高或质量流速的降低,超临界水的传热受到抑制,当q/G增大到一定程度时,棒束内发生传热恶化。

稠密带缠绕丝棒束阻力特性研究

为获得稠密布置燃料组件的阻力系数,应用稠密带缠绕丝棒束进行实验研究,拟合阻力系数关系式,并将关系式与经典Rehme关系式进行比较分析。结果表明Rehme关系式不适用于本实验棒束。同时应用计算流体力学(CFD)方法、剪切应力输运模型(SST)湍流模型对实验进行模拟,获得棒束内部的流动形式、压力场和沿程阻力系数,并与实验结果进行对比。结果表明CFD方法可作为预测稠密带缠绕丝棒束单相流动阻力系数的参考。