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起泡条件下矩形窄缝通道内压力场和温度场数值模拟

王雪鉴 赵亚楠 于涛

王雪鉴, 赵亚楠, 于涛. 起泡条件下矩形窄缝通道内压力场和温度场数值模拟[J]. 核动力工程, 2024, 45(2): 82-87. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0082
引用本文: 王雪鉴, 赵亚楠, 于涛. 起泡条件下矩形窄缝通道内压力场和温度场数值模拟[J]. 核动力工程, 2024, 45(2): 82-87. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0082
Wang Xuejian, Zhao Yanan, Yu Tao. Numerical Simulation of Pressure and Temperature Fields in Rectangular Narrow Channel under Blistering Condition[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(2): 82-87. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0082
Citation: Wang Xuejian, Zhao Yanan, Yu Tao. Numerical Simulation of Pressure and Temperature Fields in Rectangular Narrow Channel under Blistering Condition[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(2): 82-87. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0082

起泡条件下矩形窄缝通道内压力场和温度场数值模拟

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0082
基金项目: 国家自然科学基金项目(12205142);湖南省科技创新团队项目(2020RC4053);湖南省教育厅优秀青年项目(20B490)
详细信息
    作者简介:

    王雪鉴(2001—),男,本科生,现从事核科学与工程方面研究,E-mail: 1443808108@qq.com

    通讯作者:

    于 涛,E-mail: yutao29@sina.com

  • 中图分类号: TL334

Numerical Simulation of Pressure and Temperature Fields in Rectangular Narrow Channel under Blistering Condition

  • 摘要: 当矩形窄缝通道由于辐照肿胀产生形变出现起泡结构时,通道内流动传热特性会发生改变。本文采用数值计算方法分析了起泡条件下矩形窄缝通道内流体压力场和温度场分布。结果表明,起泡对流体的阻碍作用会导致流体在第一个起泡前出现压力高点。经过每一个起泡,局部压降均会先飞升后突降,起泡处流体温度上升,壁面温度下降。通过模型计算分析获得了起泡条件对压力场和温度场的影响规律。

     

  • 图  1  带起泡矩形通道流体域几何结构图

    Figure  1.  Geometric Structure Diagram of Fluid Domain of Rectangular Channel with Blistering

    图  2  网格结构图

    Figure  2.  Diagram of Grid Structure

    图  3  网格敏感性分析图

    Figure  3.  Diagram of Grid Sensitivity Analysis

    图  4  数值模型验证

    Figure  4.  Numerical Model Validation

    图  5  工况1第一个起泡附近流场分布

    Figure  5.  Flow Field Distribution Near the First Blistering in Condtion 1

    图  6  沿轴向窄边中心切线位置示意图

    Figure  6.  Schematic Diagram of Central Tangent along Axis Narrow Edge

    图  7  典型起泡条件下压力场和温度场分布

    Figure  7.  Typical Pressure and Temperature Fields under Blistering Condition

    图  8  不同起泡直径下沿中心线轴向压力分布

    Figure  8.  Axial Pressure Distribution along Central Line under Different Blistering Diameters

    图  9  不同起泡直径工况壁温和流体温度沿中心线轴向分布     

    Figure  9.  Axial Distribution of Wall Temperature and Fluid Temperature along Central Line under Different Blistering Diameters

    图  10  不同起泡高度下沿中心线轴向压力分布

    Figure  10.  Axial Pressure Distribution along Central Line under different Blistering Hights

    图  11  不同起泡高度工况壁温和流体温度沿中心线轴向分布      

    Figure  11.  Axial Distribution of Wall Temperature and Fluid Temperature along Central Line under Different Blistering Hights

    表  1  起泡几何参数

    Table  1.   Blistering Geometric Parameters

    工况 起泡直径/mm 起泡高度/mm 起泡间距/mm 矩形通道高度/mm 矩形通道宽度/mm 加热板厚度/mm 矩形通道长度/mm
    1 8 1.6 20 2.0 40 3 200
    2 6 1.6 20 2.0 40 3 200
    3 4 1.6 20 2.0 40 3 200
    4 8 1.3 20 2.0 40 3 200
    5 8 1.0 20 2.0 40 3 200
    无起泡 2.0 40 3 200
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    表  2  热工工况

    Table  2.   Thermal Conditions

    系统压力/
    MPa
    入口温度/℃ 入口质量流速/
    (kg·m−2·s−1)
    功率/W 工质
    0.4 142.85 81.8 555×2 饱和水蒸气
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-06-02
  • 修回日期:  2023-07-09
  • 刊出日期:  2024-04-12

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