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矩形通道局部变形下的流动传热数值模拟

陈明睿 魏宗岚 陈冲 邓坚 朱力 彭诗念

陈明睿, 魏宗岚, 陈冲, 邓坚, 朱力, 彭诗念. 矩形通道局部变形下的流动传热数值模拟[J]. 核动力工程, 2023, 44(3): 223-230. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.03.0223
引用本文: 陈明睿, 魏宗岚, 陈冲, 邓坚, 朱力, 彭诗念. 矩形通道局部变形下的流动传热数值模拟[J]. 核动力工程, 2023, 44(3): 223-230. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.03.0223
Chen Mingrui, Wei Zonglan, Chen Chong, Deng Jian, Zhu Li, Peng Shinian. Numerical Simulation of Flow Heat Transfer in Rectangular Channel under Local Deformation Condition[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(3): 223-230. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.03.0223
Citation: Chen Mingrui, Wei Zonglan, Chen Chong, Deng Jian, Zhu Li, Peng Shinian. Numerical Simulation of Flow Heat Transfer in Rectangular Channel under Local Deformation Condition[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(3): 223-230. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.03.0223

矩形通道局部变形下的流动传热数值模拟

doi: 10.13832/j.jnpe.2023.03.0223
详细信息
    作者简介:

    陈明睿(1998—),男,硕士研究生,现主要从事反应堆热工水力方面的研究,E-mail: cmr0628@foxmail.com

  • 中图分类号: TL334

Numerical Simulation of Flow Heat Transfer in Rectangular Channel under Local Deformation Condition

  • 摘要: 反应堆中燃料元件所处的复杂工作环境会使燃料元件的性能发生变化以及出现几何状态偏离初始状态的情况,对流动和传热特性造成影响,威胁反应堆堆芯的安全性。本文采用ANSYS Workbench数值模拟平台,建立了包含三个固体域、四个冷却剂通道的模型,考虑固体域不同的弯曲情况,进行了稳态数值模拟。结果表明,不同弯曲情况下冷却剂流量在四个通道之间重新分配,从而影响固体域和流体域的温度分布,流通截面小的通道内冷却剂出口温度明显升高,固体域最高温度点由中心区域向流通面积减小的通道方向偏移。

     

  • 图  1  模拟验证模型

    Figure  1.  Simulation Test Model

    图  2  单通道验证模型的网格划分示意图

    Figure  2.  Mesh Diagram of Single-channel Test Model

    图  3  不同网格数量计算数据对比结果

    Figure  3.  Comparison of Calculation Results with Different Mesh Numbers

    图  4  冷却剂轴向温度对比

    Figure  4.  Comparison of Coolant Temperature in the Axial Direction

    图  5  几何模型示意图

    Figure  5.  Schematic Diagram of Geometric Model

    图  6  模型的网格划分示意图

    Figure  6.  Mesh Diagram of Model

    图  7  冷却剂通道出入口速度

    Figure  7.  Coolant Inlet and Outlet Velocity in Channels

    图  8  冷却剂通道出入口温度

    Figure  8.  Coolant Inlet and Outlet Temperature in Channels

    图  9  不同工况下各通道质量流量分配示意图

    Figure  9.  Mass Flow Distribution Diagram of Each Channel under Different Bending Conditions

    图  10  燃料元件弯曲工况与正常工况下的冷却剂速度场

    Figure  10.  Coolant Velocity Filed of Fuel Element under Bending Condition and Normal Condition

    图  11  不同工况下Z=200 mm处流速分布

    Figure  11.  Coolant Velocity Distribution at Z=200 mm under Different Working Conditions

    图  12  燃料元件弯曲工况与正常工况下的冷却剂的温度场

    Figure  12.  Coolant Temperature Filed of Fuel Element under Bending Condition and Normal Condition

    图  13  不同工况下Z=200mm处温度分布

    Figure  13.  Temperature Distribution at Z=200mm under Different Bending Conditions

    表  1  不同数量的网格单元数

    Table  1.   Number of Mesh Elements in Different Cases

    工况网格数量
    工况1238000
    工况2299880
    工况3567600
    工况4691200
    工况5848640
    工况6979200
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    表  2  正常工况下各通道质量流量分配

    Table  2.   Mass Flow Distribution of Each Channel under Normal Working Condition

    通道质量流量/( kg·s−1)占比/%
    通道11.68524.7
    通道21.72625.3
    通道31.72625.3
    通道41.68424.7
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-12-08
  • 修回日期:  2023-03-12
  • 刊出日期:  2023-06-15

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