燃料組件棒束內流動特性的實驗及數值研究.pdf

1、壓水反應堆的燃料組件由一定數量的燃料棒排列而成，冷卻劑沿軸向從燃料棒間流過，帶走熱量。有效地導出堆芯熱量是影響反應堆的安全和經濟性能的重要因素。因此，掌握棒束幾何中的流動傳熱特性將有助于燃料組件的設計。計算流體力學（CFD）正成為核燃料組件設計的重要分析工具。而大量的經驗表明，由于入口條件給定的不明確、網格劃分的不合理、湍流模型選擇的不合適等原因，采用C FD工具分析核燃料組件棒束流場仍然存在很大的不確定性。因此，需要利用實驗數據對C

2、FD分析結果進行更充分的驗證評價工作，從而得到CFD在核燃料組件流場計算中的最佳實踐導則，為CFD在核燃料組件設計中的應用提供指導。
　　針對CFD驗證評價的需求，本文設計了帶簡易定位裝置的6x6棒束流場測試實驗，并利用激光多普勒測速儀測量棒束內的流場。在實驗中，從試驗段側向視窗測量了距離定位格架不同距離處的主流速度和主流湍流強度分布信息，而從試驗段出口端面測量了近出口處三維速度與湍流強度的分布信息，從而得到了棒束內定位裝置下游的

3、速度場及雷諾應力演變規(guī)律。實驗中，通過在實驗本體內設置不同的P/D（棒間距/棒直徑）比，研究了P/D比對軸向速度分布的影響。研究發(fā)現(xiàn)，P/D小的柵格比P/D大的柵格更容易出現(xiàn)大的局部軸向速度；緊密柵格能夠維持高湍流強度，即使在沒有定位格架的交混效應的區(qū)域也同樣如此。此外，為了研究雷諾數對流場的影響，本文選取的雷諾數為6600至70000。在雷諾數的影響分析中，發(fā)現(xiàn)較緊密的柵格結構中，雷諾數效應較弱，而P/D較大柵格中，雷諾數效應較強。<