強(qiáng)內(nèi)熱源多孔介質(zhì)條通道內(nèi)流動(dòng)與傳熱特性數(shù)值模擬.pdf

1、球床水冷反應(yīng)堆,堆芯采用球形燃料元件,比現(xiàn)役反應(yīng)堆具有更高的功率密度,是一種新概念反應(yīng)堆。本文以球床水冷反應(yīng)堆為研究背景,對小球填充多孔介質(zhì)通道內(nèi)單相水的流動(dòng)與傳熱特性進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。
　　 與常規(guī)管通道相比較,流體在多孔介質(zhì)通道中的流動(dòng)過程更加復(fù)雜,流動(dòng)阻力也大幅增加。雖然通過構(gòu)建多孔介質(zhì)通道的幾何模型,并求解其N-S方程,可以計(jì)算多孔介質(zhì)通道內(nèi)的阻力壓降,但計(jì)算時(shí)需要?jiǎng)澐执罅康木W(wǎng)格,很難廣泛應(yīng)用。
　　 本文在相

2、似理論基礎(chǔ)上,以FLUENT6.3為平臺(tái),建立了小球填充多孔介質(zhì)通道的壓降預(yù)測模型,通過求解其3維N-S方程,對模型中單相水的絕熱流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。通過與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較表明,該預(yù)測模型對于不同工況下單相流體的壓降計(jì)算具有較高的計(jì)算精度,對于無量綱直徑D=0.16、0.1和0.04(直徑分別為2mm、5mm和8mm)的小球填充多孔介質(zhì)通道,計(jì)算誤差范圍分別小于5％,7％和7％;對于單相流體的壓降,現(xiàn)有多孔介質(zhì)中模型中的慣性阻力修正系數(shù)

3、CF對計(jì)算結(jié)果的影響很大,不能對阻力壓降進(jìn)行很好的預(yù)測;流動(dòng)阻力隨D的增大而減小。
　　 同時(shí),本文采用局部非熱平衡模型,對紊流及過渡區(qū)范圍內(nèi)骨架發(fā)熱多孔介質(zhì)豎直通道內(nèi)的非達(dá)西強(qiáng)制對流換熱進(jìn)行了數(shù)值研究。采用3維N-S方程及標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型描述多孔介質(zhì)內(nèi)的流動(dòng),詳細(xì)研究了孔隙有效雷諾數(shù)Re(400＜Re＜2000),表面熱流密度q(q=5kW/m2,30kW/m2,90kW/m2)和冷卻劑入口溫度Tin(Tin=20℃,50℃