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基于过冷沸腾CFD的棒束通道定位格架搅混翼折弯角度优化数值研究

郑旭 孙兰昕 黄俊峰 朱忍忍 段忠平 程笑宇 李金蓉

郑旭, 孙兰昕, 黄俊峰, 朱忍忍, 段忠平, 程笑宇, 李金蓉. 基于过冷沸腾CFD的棒束通道定位格架搅混翼折弯角度优化数值研究[J]. 核动力工程, 2023, 44(5): 71-79. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.05.0071
引用本文: 郑旭, 孙兰昕, 黄俊峰, 朱忍忍, 段忠平, 程笑宇, 李金蓉. 基于过冷沸腾CFD的棒束通道定位格架搅混翼折弯角度优化数值研究[J]. 核动力工程, 2023, 44(5): 71-79. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.05.0071
Zheng Xu, Sun Lanxin, Huang Junfeng, Zhu Renren, Duan Zhongping, Cheng Xiaoyu, Li Jinrong. Numerical Study on Bending Angle Optimization of Rod Bundle Channel Spacer Grid Mixing Vane Based on Subcooled Boiling CFD[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(5): 71-79. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.05.0071
Citation: Zheng Xu, Sun Lanxin, Huang Junfeng, Zhu Renren, Duan Zhongping, Cheng Xiaoyu, Li Jinrong. Numerical Study on Bending Angle Optimization of Rod Bundle Channel Spacer Grid Mixing Vane Based on Subcooled Boiling CFD[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(5): 71-79. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.05.0071

基于过冷沸腾CFD的棒束通道定位格架搅混翼折弯角度优化数值研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2023.05.0071
详细信息
    作者简介:

    郑 旭(1993—),男,硕士研究生,现主要从事核反应堆运行和维修方面的研究,E-mail: 1064569844@qq.com

    通讯作者:

    孙兰昕,E-mail: sunlanxin@126.com

  • 中图分类号: TL333

Numerical Study on Bending Angle Optimization of Rod Bundle Channel Spacer Grid Mixing Vane Based on Subcooled Boiling CFD

  • 摘要: 定位格架是燃料组件的关键部件,不仅对燃料组件起到固定和支撑的作用,还影响着燃料组件的热工水力性能。本文采用基于欧拉-欧拉两流体六方程的伦斯勒理工学院(RPI)壁面沸腾模型,对5×5燃料棒束通道中出现过冷沸腾时的工况进行数值模拟研究,获得了棒束通道内的流场、中心棒束不同轴向高度处的周向壁面温度和空泡份额的分布情况。数值计算结果表明,棒束通道的压力损失随着搅混翼折弯角度的增大而增大;当搅混翼折弯角度为30°时,空泡份额相对较少,在定位格架的下游中心棒束温度峰值相对较低。

     

  • 图  1  实验装置示意图

    Figure  1.  Schematic Diagram of Experimental Device

    图  2  数值计算模型验证对比图

    Figure  2.  Comparison Diagram of Numerical Calculation Model Verification

    图  3  定位格架侧视图

    Figure  3.  Side View of Spacer Grid

    图  4  定位格架俯视图

    Figure  4.  Top View of Spacer Grid

    图  5  计算域网格正视图

    Figure  5.  Front View of Computational Domain Mesh

    图  6  网格无关性验证计算结果

    Figure  6.  Irrelevance Verification Calculation Results

    图  7  截面平均空泡份额随轴向高度变化计算结果

    Figure  7.  Calculation Results of Average Void Fraction in Cross Section Changing with Axial Height

    图  8  搅混翼折弯角度为30°时不同轴向高度处的空泡份额截面分布云图

    Figure  8.  Nephogram of Cross-sectional Distribution of Void at Different Axial Heights When the Bending Angle of the Mixing Vane is 30°

    图  9  中心棒束壁面温度计算结果

    Figure  9.  Calculation Results of Wall Temperature of Central Rod Bundle

    图  10  不同折弯角度下的棒束通道压降计算结果

    Figure  10.  Calculation Results of Pressure Drop in Rod Bundle Channels at Different Bending Angles

    图  11  二次流计算结果

    Figure  11.  Secondary Flow Calculation Results

    图  12  液相二次流在不同轴向高度处的截面分布云图

    Figure  12.  Nephogram of Cross-sectional Distribution of Secondary Flow at Different Axial Heights

    表  1  计算域边界条件设置

    Table  1.   Calculation Domain Boundary Condition Settings

    计算域边界 温度/℃ 速度/
    (m·s−1)
    空泡
    份额
    相对压
    力/MPa
    系统压
    力/MPa
    入口 气相 0 16.5
    液相 343.2 1.505
    出口 气相 0
    液相
    下载: 导出CSV

    表  2  网格数量设置

    Table  2.   Mesh Quantity Settings

    网格编号 网格数量
    1 430万
    2 773万
    3 1495万
    4 2415万
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-11-02
  • 修回日期:  2022-11-24
  • 刊出日期:  2023-10-13

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