搖擺條件棒束通道相態(tài)特性的數(shù)值研究.pdf

1、海洋核動(dòng)力平臺(tái)是目前解決海上能源供給的有效途徑，但海洋環(huán)境對(duì)反應(yīng)堆的影響對(duì)其設(shè)計(jì)與安全運(yùn)行提出了更高的要求。本文以海洋環(huán)境下典型棒束通道為對(duì)象，通過(guò)數(shù)值模擬對(duì)搖擺運(yùn)動(dòng)高壓工況下棒束通道內(nèi)相態(tài)特性進(jìn)行了數(shù)值研究及理論分析。
　　分析搖擺運(yùn)動(dòng)規(guī)律，將搖擺作用以及相間傳輸通過(guò)用戶自定義函數(shù)（UDF）接口加入到三維計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent中，實(shí)現(xiàn)了搖擺條件下過(guò)冷沸騰工況的計(jì)算，并利用文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了過(guò)冷沸騰模型以及搖擺作用的適用

2、性與準(zhǔn)確性。類(lèi)比搖擺運(yùn)動(dòng)對(duì)單一特性的影響與信號(hào)輸入輸出的相似之處，借鑒信號(hào)處理與系統(tǒng)分析的分析方法，推導(dǎo)獲得了搖擺對(duì)單一特性波動(dòng)模型的通式，并使用快速傅里葉變換的方法分析搖擺數(shù)據(jù)，發(fā)掘搖擺對(duì)相關(guān)特性的影響的機(jī)制。
　　利用VOF模型模擬了高壓靜止與搖擺條件下棒束通道蒸汽-水絕熱兩相流動(dòng)，以蒸汽-水下相界面特性反映沸騰工況下相界面特點(diǎn)。由于高壓下表面張力減小以及棒束狹小復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的影響使得汽泡界面更加扭曲不規(guī)則，分布參數(shù)轉(zhuǎn)變的臨界

3、流速也由于兩相密度差的減小而變小。搖擺則導(dǎo)致汽相隨著搖擺運(yùn)動(dòng)而在通道內(nèi)擺動(dòng)，相分布形態(tài)更加扭曲，分布參數(shù)、界面面積濃度也會(huì)隨著搖擺運(yùn)動(dòng)而波動(dòng)，重力分量的變化是搖擺影響兩者最重要的因素。
　　對(duì)于搖擺運(yùn)動(dòng)棒束通道內(nèi)局部相態(tài)情況的研究則是采用歐拉兩流體模型的方法進(jìn)行，對(duì)高壓靜止與搖擺條件下棒束通道過(guò)冷沸騰工況進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，同時(shí)考慮簡(jiǎn)易定位格架對(duì)兩相特性的影響。局部空泡份額在空間上同樣會(huì)隨著搖擺運(yùn)動(dòng)而擺動(dòng)，在時(shí)間上則會(huì)隨著搖擺運(yùn)動(dòng)而波

4、動(dòng)，各個(gè)局部點(diǎn)波動(dòng)情況并不相同，影響其波動(dòng)規(guī)律的主導(dǎo)因素也不同，而這主要是由于各點(diǎn)幾何位置不同流場(chǎng)不同以及其局部空泡份額數(shù)值大小的不同造成的。搖擺還會(huì)影響燃料棒周向壁溫的不均勻性，搖擺對(duì)于不同過(guò)冷度下壁溫的影響會(huì)因?yàn)椴煌恢锰幱绊憘鳠嵋蛩氐牟煌煌?，搖擺會(huì)加劇高過(guò)冷下燃料棒周向壁溫不均勻性而改善低過(guò)冷下壁溫的不均勻性。簡(jiǎn)易定位格架對(duì)截面速度分布有顯著影響，從而改變了格架附近空泡份額情況，格架位置對(duì)于控制通道整體空泡份額具有重要作用；搖