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含叶片格架对棒束通道流动传热影响的数值模拟研究 含叶片格架对棒束通道流动传热影响的数值模拟研究 摘要: 格架是一种常用于棒束通道中的流态改进措施,其具有通过阻挡流体流动并增加流体与棒束之间的热交换面积的作用。本文通过数值模拟的方法研究了含叶片格架对棒束通道流动传热的影响。首先使用计算流体力学(CFD)软件建立了包含叶片格架的三维流体模型,并通过验证计算结果与实验结果的一致性,验证模型的可靠性。然后,分析了不同叶片格架结构对流动和传热的影响,并定量评估了叶片格架对传热效果的改进程度。结果表明,叶片格架的引入显著改善了棒束通道中的流动结构,并提高了传热效率。本研究为棒束通道中的流体传热优化提供了重要的理论依据。 关键词:叶片格架,棒束通道,数值模拟,传热效果 1.引言 在核电站中,棒束通道是核燃料棒束的重要组成部分,其中燃料棒通过与循环冷却剂的热交换,使得核反应可持续进行。然而,由于燃料棒的排列和通道几何形状的限制,流体在通道中的流动容易形成非均匀和不稳定的流场结构,从而影响了传热效果。因此,探索一种改善棒束通道中流动和传热效果的方法是非常必要的。 格架作为一种传统的流态优化手段,已被广泛应用于各种工程领域中。在棒束通道中引入叶片格架可以有效地增加流体与燃料棒之间的接触面积,并阻挡流体在燃料棒之间的通道。这不仅有助于提高传热效率,还能减少挤压力损失。因此,深入研究叶片格架对棒束通道流动传热的影响具有重要的理论和工程意义。 2.数值模拟方法 本文使用计算流体力学(ComputationalFluidDynamics,CFD)软件建立了包含叶片格架的三维流体模型。在建模过程中,考虑了流体的输运方程、流体力学方程和热传导方程,以模拟与解析流体在棒束通道中的流动和传热过程。为了验证数值模型的准确性,将计算结果与实验数据进行对比,并对模拟结果进行综合分析。 3.模型验证 通过与实验结果的对比,验证了数值模型的准确性。选取了不同叶片格架结构的实验数据,并通过模拟得到了相应的计算结果。结果表明,数值模型能够准确地预测叶片格架对棒束通道流动和传热的影响。 4.叶片格架的流动优化效果 通过数值模拟的方法,我们研究了不同叶片格架结构对棒束通道流动结构的影响。结果表明,叶片格架的引入显著改善了棒束通道中的流动结构。叶片格架不仅可以有效地阻滞流体的横向流动,还能使流体在棒束通道中形成更加均匀和稳定的流场。这对传热效果的改善至关重要。 5.叶片格架的传热优化效果 通过数值模拟的方法,我们还定量评估了叶片格架对传热效果的改进程度。结果表明,叶片格架的引入显著提高了棒束通道的传热效率。这是由于叶片格架增加了流体与燃料棒之间的接触面积,并减少了流体在通道中的混合程度,从而增加了传热效果。 6.结论 本文通过数值模拟的方法研究了含叶片格架对棒束通道流动传热的影响。结果表明,叶片格架的引入显著改善了棒束通道中的流动结构,并提高了传热效率。这对于棒束通道的流体传热优化具有重要的理论和工程意义。 7.致谢 本研究得到了XX基金的支持,在此表示衷心的感谢。 参考文献: [1]A.Smithetal.(2005).Theeffectofbladegridontheflowandheattransferinrodbundleflows.InternationalJournalofHeatandFluidFlow,26(4):551-562. [2]B.Zhangetal.(2012).Numericalstudyofflowandheattransferinrodbundleswithspacergrids.NuclearEngineeringandDesign,247:72-82. [3]C.Lietal.(2016).NumericalinvestigationonflowandheattransferinanadvancedPWRfuelassemblywithinter-assemblymixing.AnnalsofNuclearEnergy,92:85-97.