核动力航天器管壳式换热器换热特性分析

为了研究核动力航天器所需碱金属管壳式换热器的换热特性,本文设计一种换热结构,通过流固耦合传热方法对该换热结构的换热和流动特性进行仿真分析,研究了不同冷、热流体管道布置方式下的换热特性。利用结构化和非结构化网格的网格组装方法,实现不同流体域的耦合换热。对K、Na和NaK流体通道进行对比分析,得出当换热器功率为兆瓦级时,适合选择Na工质作为冷却剂。对流体管道进行优化设计,得出在不改变冷、热流体换热空间体积的情况下,优化设计后的管道布置结构换热能力更强。研究表明当低温流体速度较慢且高温流体速度较快时,冷却效率更高。本文可为核动力航天器的换热器设计和开发提供参考依据。