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含弯曲棒的全长燃料棒束沸腾传热CFD计算分析

任冰 干富军 杨萍

任冰, 干富军, 杨萍. 含弯曲棒的全长燃料棒束沸腾传热CFD计算分析[J]. 核动力工程, 2022, 43(6): 43-50. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.06.0043
引用本文: 任冰, 干富军, 杨萍. 含弯曲棒的全长燃料棒束沸腾传热CFD计算分析[J]. 核动力工程, 2022, 43(6): 43-50. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.06.0043
Ren Bing, Gan Fujun, Yang Ping. CFD Calculation and Analysis of Boiling Heat Transfer of Full-length Fuel Bundle with Bent Rod[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(6): 43-50. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.06.0043
Citation: Ren Bing, Gan Fujun, Yang Ping. CFD Calculation and Analysis of Boiling Heat Transfer of Full-length Fuel Bundle with Bent Rod[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(6): 43-50. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.06.0043

含弯曲棒的全长燃料棒束沸腾传热CFD计算分析

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.06.0043
详细信息
    作者简介:

    任 冰(1985—),女,高级工程师,现从事燃料组件设计及性能分析研究,E-mail: renbing@snerdi.com.cn

  • 中图分类号: TL334

CFD Calculation and Analysis of Boiling Heat Transfer of Full-length Fuel Bundle with Bent Rod

  • 摘要: 采用计算流体动力学(CFD)分析方法模拟了含一根弯曲燃料棒(简称“弯曲棒”)的5×5全长燃料棒束内的沸腾传热现象。基于欧拉两流体模型和改进的壁面沸腾模型进行计算,并基于压水堆子通道和棒束实验( PSBT )基准题中的试验数据对计算方法进行了验证,计算所得截面平均空泡份额与试验数据吻合良好,说明了现有计算方法的可靠性。基于计算结果考察了弯曲棒对棒束通道内流场、温度场、空泡份额等关键参数的影响。研究结果表明,弯曲棒的存在对截面横向流动、流体温度、空泡份额等均未产生显著影响,但弯曲棒表面温度增加,气泡也易发生聚集,增加了发生临界热流密度(CHF)的风险。

     

  • 图  1  计算模型示意图

    图中用深红色和浅红色分别标注了R19的初始位置和变形后的位置;Y—高度位置

    Figure  1.  Schematic Diagram of Calculation Model

    图  2  三维模型俯视图

    Figure  2.  Top View of the Three Dimensional Model

    图  3  均匀加热燃料棒束计算结果与试验数据对比图

    αCFD—截面平均空泡份额模拟值;αEXP—截面平均空泡份额试验值       

    Figure  3.  Comparison between Calculation Results and Test Data of Uniformly Heated Fuel Bundle

    图  4  非均匀加热燃料棒束计算结果与试验数据对比图

    Figure  4.  Comparison between Calculation Results and Test Data of Non-uniformly Heated Fuel Bundle

    图  5  MV4格架下游横向速度分布

    Figure  5.  Lateral Velocity Distribution Downstream MV4 Grid

    图  6  MV5格架下游横向速度分布

    Figure  6.  Lateral Velocity Distribution Downstream MV5 Grid

    图  7  二次流强度沿轴向变化

    Figure  7.  Axial Variation of Secondary Flow Intensity

    图  8  燃料棒表面温度沿轴向变化

    Figure  8.  Axial Variation of Fuel Rod Surface Temperature

    图  9  截面冷却剂平均温度沿轴向变化

    Figure  9.  Axial Variation of Average Temperature of Coolant in Cross Section       

    图  10  截面平均空泡份额沿轴向变化

    Figure  10.  Axial Variation of Average Void Fraction in Cross Section     

    图  11  MV5格架下游空泡份额分布

    Figure  11.  Void Fraction Distribution Downstream MV5 Grid

    图  12  SS6格架下游空泡份额分布

    Figure  12.  Void Fraction Distribution Downstream SS6 Grid

    图  13  燃料棒表面空泡份额分布

    Figure  13.  Void Fraction Distribution on Fuel Rod Surface

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出版历程
  • 收稿日期:  2021-11-26
  • 修回日期:  2021-12-24
  • 刊出日期:  2022-12-14

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