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基于大涡模拟方法的铅铋合金在三喷口模型中的温度振荡特性研究

郭超 徐蒋明 刘松涛 苗怡然

郭超, 徐蒋明, 刘松涛, 苗怡然. 基于大涡模拟方法的铅铋合金在三喷口模型中的温度振荡特性研究[J]. 核动力工程. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.060038
引用本文: 郭超, 徐蒋明, 刘松涛, 苗怡然. 基于大涡模拟方法的铅铋合金在三喷口模型中的温度振荡特性研究[J]. 核动力工程. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.060038
Guo Chao, Xu Jiangming, Liu Songtao, Miao Yiran. Large-eddy Simulation of Temperature Fluctuation Characteristics of Lead Bismuth Eutectic Alloy in Triple Jet[J]. Nuclear Power Engineering. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.060038
Citation: Guo Chao, Xu Jiangming, Liu Songtao, Miao Yiran. Large-eddy Simulation of Temperature Fluctuation Characteristics of Lead Bismuth Eutectic Alloy in Triple Jet[J]. Nuclear Power Engineering. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.060038

基于大涡模拟方法的铅铋合金在三喷口模型中的温度振荡特性研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.060038
详细信息
    作者简介:

    郭 超(1989—),男,博士研究生,现主要从事核反应堆热工安全分析的研究,E-mail: guochao2017@163.com

  • 中图分类号: TL333

Large-eddy Simulation of Temperature Fluctuation Characteristics of Lead Bismuth Eutectic Alloy in Triple Jet

  • 摘要: 为获得流动参数对铅铋合金温度振荡的影响,利用数值模拟的方法对三喷口模型中的铅铋合金温度振荡特性进行了研究。首先,基于不同湍流模型对钠流体温度振荡现象进行数值模拟,计算结果表明大涡模拟方法可准确分析出温度振荡现象,其适用于液态金属温度振荡数值分析。然后,采用大涡模拟方法对三喷口模型中的铅铋合金温度振荡进行数值计算,得到了各监测点的温度随时间的变化。最后,对比了中间出口上方监测点在不同流速比、不同流速工况下温度振荡幅度和频率,分析了不同流体速度和流速比对各监测点温度振荡特性的影响。研究结果表明,温度振荡的幅度和频率均随着流速增加而增大,主要是由于速度的增加使湍流作用增强,增加了流体流动的无序性,从而使温度振荡的幅度和频率增大。本研究得到的铅铋合金温度振荡特性可为后续铅铋快堆温度振荡研究提供参考。

     

  • 图  1  平行三喷口几何模型示意图

    Figure  1.  Schematic Diagram of Parallel Triple-jet Model

    图  2  网格无关性分析结果

    Figure  2.  Analysis Results of Different Grid

    图  3  时间敏感性分析结果

    Figure  3.  Analysis Results of Different Time Step

    图  4  各模型温度场和速度场对比图

    Figure  4.  Contours of Temperature Field and Velocity Field

    图  5  工况A的A2点归一化温度瞬态变化

    Figure  5.  Comparison of Temperature History at A2 of Condition A

    图  6  工况B的A2点归一化温度瞬态变化

    Figure  6.  Comparison of Temperature History at A2 of Condition B

    图  7  不同冷热流体速度比的温度场

    Figure  7.  Contours of Temperature Fields

    图  8  不同冷热流体速度比的温度振荡幅度

    Figure  8.  Temperature Fluctuation Amplitude of Different Velocity Ratios

    图  9  不同冷热流体速度比的功率谱密度

    Figure  9.  PSD of Different Velocity Ratios

    图  10  不同冷热流体速度的温度场

    Figure  10.  Temperature Field of Different Velocities

    图  11  不同冷热流体速度的温度振荡幅度

    Figure  11.  Temperature Fluctuation Amplitude of Different Velocities

    图  12  不同冷热流体速度的功率谱密度

    Figure  12.  PSD of Different Velocities

    图  13  相同流速比不同冷热流体速度的温度振荡幅度

    Figure  13.  Temperature Fluctuation Amplitude of Different Velocities

    表  1  监测点位置

    Table  1.   Monitoring Point Position

    监测点序号X/mmY/mmZ/mm
    A115060
    A2150100
    A3150150
    A4150200
    B135060
    B2350100
    B3350150
    B4350200
    C165060
    C2650100
    C3650150
    C4650200
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    表  2  不同工况的边界条件参数

    Table  2.   Boundary Condition of Different Cases

    工况 两侧喷口 中间喷口
    热流体流速
    $ {V}_{\mathrm{h}} $/(m·s−1)
    $ {T}_{\mathrm{h}} $/K 冷流体流速
    $ {V}_{\mathrm{c}} $/(m·s−1)
    $ {T}_{\mathrm{c}} $/K
    1 0.5 620.85 0.5 577.65
    2 0.5 620.85 0.25 577.65
    3 0.25 620.85 0.5 577.65
    4 1 620.85 1 577.65
    5 2 620.85 2 577.65
    6 2 620.85 1 577.65
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-05-11
  • 修回日期:  2024-09-25
  • 网络出版日期:  2025-04-22

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