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两种搅混翼格架CFD数值模拟及其协同场分析

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核动力工程 2017年第4期38卷 16-21页

作者：戴旭东陈畏葓杨立新中国核动力研究设计院成都610213 北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044

通过Hollway的实验结果对格架计算流体力学(CFD)分析模型进行校验,在此基础上开展了两组分别具有分开式和撕裂式搅混翼的5?5格架棒束通道CFD模拟分析。引入场协同理论对两组CFD模拟结果进一步分析,结果表明:协同角的场分布特性可以很好... 详细信息

通过Hollway的实验结果对格架计算流体力学(CFD)分析模型进行校验,在此基础上开展了两组分别具有分开式和撕裂式搅混翼的5?5格架棒束通道CFD模拟分析。引入场协同理论对两组CFD模拟结果进一步分析,结果表明:协同角的场分布特性可以很好地解释搅混翼对燃料组件强化换热的作用机理。如果不考虑搅混翼所带来的压降损失大小,撕裂式搅混翼比分开式具有更好的强化换热效果;分开式搅混翼的折弯角增加不会显著改善换热特性,而且角度过大时换热特性有下降的趋势。

关键词：格架搅混翼 CFD 场协同理论协同角

2×2棒束通道格架搅混翼横向流场PIV实验研究

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核动力工程 2016年第4期37卷 133-137页

作者：周梦君毛辉辉封亚杨立新北京交通大学北京100044 中国核动力研究设计院成都610213

以2×2放大棒束通道格架模型为基础,利用粒子图像测速(PIV)对格架搅混翼引起的燃料组件棒束通道内横向流场特性进行实验研究。测量流体经过格架搅混翼后不同位置的横向速度发展情况,比较折弯角分别为20°、25°、30°、35°、40°和45... 详细信息

以2×2放大棒束通道格架模型为基础,利用粒子图像测速(PIV)对格架搅混翼引起的燃料组件棒束通道内横向流场特性进行实验研究。测量流体经过格架搅混翼后不同位置的横向速度发展情况,比较折弯角分别为20°、25°、30°、35°、40°和45°时横向流场的变化情况,给出雷诺数对横向流场的影响。获得4个典型雷诺数(Re为33000、36000、40000、45000)下的流场特性。结果表明,Re和搅混翼折弯角度的改变,都会显著影响棒束通道内横向流动。

关键词：格架搅混翼棒束通道 PIV 流场

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反应堆棒束通道搅混翼数值研究

核动力工程 2019年第6期40卷 54-58页

作者：王烨孙兰昕徐长哲胡楠郑旭张萌李小畅哈尔滨工程大学核科学与技术学院核安全与仿真技术国防重点学科实验室哈尔滨150001 中国核动力研究设计院成都610213 哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院哈尔滨150001

定位格架上的搅混翼是核反应堆燃料组件中的关键部件,其性能对棒束通道热工水力特性有重要的影响。以带单层定位格架的5×5棒束为研究对象,对搅混翼排布方式及末端形状对格架下游的流场和温度场的影响进行数值模拟研究。计算结果表明,... 详细信息

定位格架上的搅混翼是核反应堆燃料组件中的关键部件,其性能对棒束通道热工水力特性有重要的影响。以带单层定位格架的5×5棒束为研究对象,对搅混翼排布方式及末端形状对格架下游的流场和温度场的影响进行数值模拟研究。计算结果表明,改变搅混翼的排布方式,压降几乎不受影响,但格架下游流场和传热情况却因排布方式的改变而发生显著变化;将搅混翼末端形状改为弧形,压降较典型撕裂型搅混翼没有明显差异,但换热情况得到明显改善。

关键词： CFD 燃料组件定位格架搅混翼优化设计

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定位格架新型搅混翼设计研究

核动力工程 2014年第5期35卷 109-112页

作者：陈杰雷涛彭园谷明非中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610041

定位格架是影响燃料组件热工水力性能的重要部件,其搅混翼对流体存在搅混作用。本文主要针对定位格架搅混翼对流体的搅混作用,采用计算流体力学(CFD)方法研究子通道内部及子通道之间流动搅混较为薄弱的环节。研究表明,增大搅混翼外形尺... 详细信息

定位格架是影响燃料组件热工水力性能的重要部件,其搅混翼对流体存在搅混作用。本文主要针对定位格架搅混翼对流体的搅混作用,采用计算流体力学(CFD)方法研究子通道内部及子通道之间流动搅混较为薄弱的环节。研究表明,增大搅混翼外形尺寸能增强格架的搅混能力,带辅翼的新型搅混翼设计能有效弥补主翼对流动搅混的不对称性,增强格架子通道内部的涡旋搅混能力,优化布置的辅翼形式,不过多减弱子通道之间的横向流搅混作用,且有利于搅混效果的沿程发展,同时还兼顾考虑了由此带来的格架压降增大。

关键词：计算流体力学定位格架搅混翼主翼辅翼搅混

不同搅混翼定位格架5×5棒束通道内流动与传热特性数值研究

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热科学与技术 2017年第3期16卷 187-192页

作者：王海松冷洁刘绍强卢川李松蔚中国核动力研究设计院四川成都610213

建立了一组不同搅混格架的5×5棒束通道数值计算模型,以压降值、轴向及周向Nu分布为参考,将数值计算结果与文献中实验结果进行了对比验证,均取得了良好的吻合度。对两种具有不同形状搅混翼的棒束通道进行了数值模拟,比较分析了其流动及... 详细信息

建立了一组不同搅混格架的5×5棒束通道数值计算模型,以压降值、轴向及周向Nu分布为参考,将数值计算结果与文献中实验结果进行了对比验证,均取得了良好的吻合度。对两种具有不同形状搅混翼的棒束通道进行了数值模拟,比较分析了其流动及传热特性;通过引入三个无量纲因子:涡流搅混因子、交叉流搅混因子以及湍流强度因子,对其搅混作用进行了进一步的评价和比较。

关键词：数值模拟格架搅混翼棒束通道

AFA 3G型燃料组件导向翼和搅混翼的修复

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机械设计与研究 2013年第5期29卷 21-25页

作者：廉志坤吴春虎杨有清中广核铀业发展有限公司深圳518031

以AFA 3G型核燃料组件变形后的导向翼和搅混翼为研究对象,分别设计了一种修复方法。采用专用修复工具对受损导向翼和搅混翼进行多次弯折试验并开展相应的材料性能分析,以证明修复方案的可行性;同时采用有限元方法,分析修复前后的导向翼... 详细信息

以AFA 3G型核燃料组件变形后的导向翼和搅混翼为研究对象,分别设计了一种修复方法。采用专用修复工具对受损导向翼和搅混翼进行多次弯折试验并开展相应的材料性能分析,以证明修复方案的可行性;同时采用有限元方法,分析修复前后的导向翼和搅混翼的力学及振动特性,从而最终确定修复方案,首次成功进行了AFA 3G型燃料组件变形导向翼和搅混翼的修复。

关键词：导向翼搅混翼材料性能分析有限元分析修复

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采用不同涡识别方法判定棒束涡流特征

哈尔滨工程大学学报 2022年第12期43卷 1736-1742页

作者：靳玉冠田兆斐曾泓月哈尔滨工程大学核科学与技术学院黑龙江哈尔滨150001

为能对带有搅混翼的压水堆棒束流场中的漩涡结构特征进行判定,本文采用涡量法、Q判据、λ2方法、Ω方法和Liutex方法等涡识别方法对棒束通道中的涡流场进行了分析。研究表明:对不同的涡识别方法的等值面的分析和比较表明除涡量法,Q判据... 详细信息

为能对带有搅混翼的压水堆棒束流场中的漩涡结构特征进行判定,本文采用涡量法、Q判据、λ2方法、Ω方法和Liutex方法等涡识别方法对棒束通道中的涡流场进行了分析。研究表明:对不同的涡识别方法的等值面的分析和比较表明除涡量法,Q判据、λ2方法、Ω方法和Liutex方法均可识别通道内的中心涡流、伴生漩涡和搅混翼的耗散漩涡。Liutex方法可以精确的识别中心漩涡和伴生漩涡,同时判定值作为向量也更加方便确认漩涡旋转方向与轴的位置。本研究提高了对棒束通道内漩涡结构的理解,分析了常用漩涡识别方法的差异,可为包括子通道在内的流场分析和性能优化提供一定的理论指导和技术支撑。

关键词：棒束通道子通道搅混翼计算流体力学涡识别方法 Liutex 漩涡结构漩涡特征

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单棒表面沸腾危机现象可视化研究

原子能科学技术 2022年第11期56卷 2474-2480页

作者：郭俊良刘伟桂淼刘扬孔焕俊单建强西安交通大学核科学与技术学院陕西西安710049 中国核动力研究设计院四川成都610213

本研究通过可视化的方式探究了单根加热棒表面的沸腾危机现象和定位格架对气泡行为的影响。单棒方形通道方腔为19 mm×19 mm,中间放置直径为9.5 mm的均匀加热棒,流体工质为R-134a,实验工况压力为1.8~2.7 MPa,质量流速为600~2100 kg/(m^... 详细信息

本研究通过可视化的方式探究了单根加热棒表面的沸腾危机现象和定位格架对气泡行为的影响。单棒方形通道方腔为19 mm×19 mm,中间放置直径为9.5 mm的均匀加热棒,流体工质为R-134a,实验工况压力为1.8~2.7 MPa,质量流速为600~2100 kg/(m^(2)·s),进口过冷度为10~40℃。利用高速摄像机观察了沸腾危机过程中的现象以及定位格架对气泡行为的影响,并对比了相同流动条件下有无搅混翼叶片的临界热流密度(CHF)实验结果。实验结果表明:发生沸腾危机时,局部膜态沸腾所形成的气膜向周向扩展直至棒表面形成稳定的膜态沸腾。定位格架对气泡行为的影响主要体现在条带-弹簧对气泡的撕裂作用和搅混翼叶片引起的旋流。搅混翼叶片对CHF的增强作用随质量流速和压力的增加而增加,低质量流速下,CHF强化作用不明显。

关键词：临界热流密度可视化搅混翼

带搅混翼格架的棒束通道内横向流场PIV实验研究

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带搅混翼格架的棒束通道内横向流场PIV实验研究

作者：封亚北京交通大学

学位级别：硕士

流体经过带有搅混翼的定位格架产生的横向流动特性对反应堆燃料组件热工水力性能具有重要的影响。本文采用粒子图像测速(PIV)实验技术结合计算流体动力学(CFD)模拟分析技术,对格架搅混翼结构引起的棒束通道内横向流场特性开展了系统研... 详细信息

流体经过带有搅混翼的定位格架产生的横向流动特性对反应堆燃料组件热工水力性能具有重要的影响。本文采用粒子图像测速(PIV)实验技术结合计算流体动力学(CFD)模拟分析技术,对格架搅混翼结构引起的棒束通道内横向流场特性开展了系统研究。论文工作主要内容包含三部分。第一部分：建立了进行棒束通道横向流场PIV测量的实验系统,以典型的2×2放大格架棒束通道试验段模型为研究对象,进行了不同的格架搅混翼折弯角度和不同流量工况对棒束通道内横向流场特性影响的实验研究,得到了不同搅混翼折弯角度和不同雷诺数对横向流场特性影响的规律;第二部分：建立了2x2实验段的CFD分析模型,应用ANSYS CFX软件对各实验工况进行了模拟分析;通过与PIV实验结果中的速度场分布及涡量大小和分布的对比,研究了CFD模型不同的湍流模型对横向流场计算结果的影响;将数值模拟与实验结果进行了系统对比,验证并给出了涡量沿流动方向逐渐减小的规律,以及折弯角和雷诺数对涡量的影响规律;第三部分：基于对2×2实验段PIV测量结果及其推广应用存在问题分析,对实验系统进行了改造,重新建立了竖直放置的5×5格架和棒束通道实验段模型,增加了棒束通道的压降测量系统,并初步开展了典型工况的PIV实验研究。论文工作充分结合PIV流场测量和CFD数值模拟两种方法开展了带搅混翼格架的棒束通道内横向流场特性研究,初步获得了搅混翼折弯角度和雷诺数对横向流场的影响规律,积累了PIV应用于该流场特性测量的经验,为CFD模拟中湍流模型参数的正确选取提供了实验依据,研究成果为进一步开展燃料组件热工水力特性研究奠定了较好的基础。

关键词：棒束通道格架搅混翼 PIV 横向流场