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堵流条件下矩形并联通道非均匀流动传热模拟方法研究

陈佳跃 王泽锋 王啸宇 陈焕栋

陈佳跃, 王泽锋, 王啸宇, 陈焕栋. 堵流条件下矩形并联通道非均匀流动传热模拟方法研究[J]. 核动力工程, 2023, 44(S1): 1-8. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.S1.0001
引用本文: 陈佳跃, 王泽锋, 王啸宇, 陈焕栋. 堵流条件下矩形并联通道非均匀流动传热模拟方法研究[J]. 核动力工程, 2023, 44(S1): 1-8. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.S1.0001
Chen Jiayue, Wang Zefeng, Wang Xiaoyu, Chen Huandong. Modelling Analysis of Non-uniform Flow and Heat Transfer in Parallel Rectangular Channels under Flow Blockage Condition[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(S1): 1-8. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.S1.0001
Citation: Chen Jiayue, Wang Zefeng, Wang Xiaoyu, Chen Huandong. Modelling Analysis of Non-uniform Flow and Heat Transfer in Parallel Rectangular Channels under Flow Blockage Condition[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(S1): 1-8. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.S1.0001

堵流条件下矩形并联通道非均匀流动传热模拟方法研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2023.S1.0001
基金项目: 核反应堆系统设计技术重点实验室基金(HT-KFKT-02-2020003)
详细信息
    作者简介:

    陈佳跃(1986—),男,副研究员,现主要从事反应堆热工水力程序研发等方面的研究,E-mail: chenjiayue@mail.sysu.edu.cn

  • 中图分类号: TL334

Modelling Analysis of Non-uniform Flow and Heat Transfer in Parallel Rectangular Channels under Flow Blockage Condition

  • 摘要: 为建立矩形并联通道非均匀流动传热模拟方法,针对板型燃料元件的安全分析提供新的模拟方法和工具,本研究采用一维两流体模型和燃料元件二维导热模型开发热工水力瞬态分析程序,对堵流条件下非均匀流动传热进行模拟。通过数值模拟得到不同堵流工况下流量分配和燃料温度分布,此外对4种不同功率分布下燃料元件二维导热效应进行研究。研究结果表明,堵流后并联通道流量和传热量将重新分配,二维导热模型使燃料元件截面温度场分布更均匀。本文开发的热工水力瞬态分析程序能够用于板型燃料元件非均匀流动传热现象的模拟。

     

  • 图  1  二维导热节点划分示意图

    iX轴坐标节点;jY轴坐标节点

    Figure  1.  Nodalization of Two-dimensional Heat Conduction

    图  2  层流摩擦阻力系数验证

    Figure  2.  Validation of Laminar Friction Coefficient

    图  3  湍流摩擦阻力系数验证

    Figure  3.  Validation of Turbulent Friction Coefficient

    图  4  单相层流传热模型验证

    Figure  4.  Validation of Single-phase Laminar Heat Transfer Model      

    图  5  单相湍流传热模型验证

    Figure  5.  Validation of Single-phase Turbulent Heat Transfer Model      

    图  6  沸腾起始点模型验证

    Figure  6.  Validation of ONB Model

    图  7  Chen关系式形式验证

    Figure  7.  Validation Using Chen Correlation

    图  8  Kim-Mudawar关系式形式验证

    Figure  8.  Validation Using Kim-Mudawar Correlation

    图  9  燃料组件截面示意图 mm

    绿色部分—基体材料;蓝色部分—燃料包壳;红色部分—燃料芯块

    Figure  9.  Cross-section of Fuel Assembly

    图  10  单通道堵流计算模型

    Figure  10.  Computational Model of Single Channel Blockage

    图  11  不同工况下流量分配情况

    Figure  11.  Flow Distribution under Different Conditions

    图  12  不同工况下流体温度变化

    Figure  12.  Fluid Temperature Change under Different Conditions        

    图  13  燃料元件温度分布

    Figure  13.  Fuel Temperature Distribution

    图  14  燃料芯块中心温度分布

    Figure  14.  Fuel Pellet Temperature Distribution

    图  15  燃料元件二维温度云图

    Figure  15.  Two-dimensional Temperature Contour

    表  1  程序模型验证实验

    Table  1.   Experiments for Code Model Validation

    作者流道尺寸长×宽×厚/(mm×mm×mm)实验工况验证计算模型
    Ma[11]1143×40×2Q=4.8 kW; G=875.8 kg/(m2·s)
    Tin=29℃; P=0.1 MPa
    湍流单相流动阻力与传热特性模型
    Sudo[12]750×50×2.25Q=2.0 kW; W=179 kg/h
    Tin=285.55 K; P=0.1 MPa
    层流单相流动阻力与传热特性模型
    Ghione[13]600×53×2.2q=2.0 MW/m2; G=2642 kg/(m2·s)
    Tin=335.55 K; P=0.5 MPa
    沸腾起始点及两相沸腾区传热特性模型
      Q—加热功率;G—质量流速;W—流量;Tin—入口温度
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-03-09
  • 修回日期:  2023-05-11
  • 刊出日期:  2023-06-15

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