【CAE案例】對(duì)核反應(yīng)堆芯 5x5 棒束構(gòu)型下湍流場(chǎng)的數(shù)值模擬
01 案例介紹
本期案例研究反應(yīng)堆芯內(nèi)棒束結(jié)構(gòu)周圍的流場(chǎng)情況，選取 5x5 棒束構(gòu)型，中央?yún)^(qū)域?yàn)橐桓坠埽車鶆蚺挪既剂习簟?/p>
模型的幾何參數(shù)如下：
計(jì)算域高 h = 6 Dh
特征長(zhǎng)度 Dh = 4A/X = 10 mm
計(jì)算域邊長(zhǎng) c = 66.1 mm
棒束中心間距 P = 12.6 mm
邊緣反應(yīng)棒到邊界距離 = P' - P/2 = 1.55 mm
燃料棒直徑 DC = 9.5 mm
套管直徑 DG = 12.14 mm
02 研究方法
該案例選用三種模型進(jìn)行數(shù)值模擬，分別是：
LES，無亞格子模型
LES，Wale 亞格子模型
EB-RSM 模型
關(guān)于不同模型的計(jì)算設(shè)置，如下表所示：
03 計(jì)算工況
計(jì)算設(shè)定為壓水反應(yīng)堆工況，采用定壓驅(qū)動(dòng)，具體參數(shù)設(shè)置如下：
入口壓力：P = 155 bars
溫度：T= 300 degree
密度： rho = 748.5 Kg/m3
動(dòng)力粘度：mu = 9.29 E-5 Pa.s
雷諾數(shù)：ReDh = 2000
入口處湍流強(qiáng)度：Iu = 10%
出口流速：ud = 0.25 m/s
04 研究結(jié)果
法向瞬時(shí)速度
計(jì)算得到流場(chǎng)分布情況，尺寸略大的套棒周圍流體速度，明顯比燃料棒周圍流體速度略低，如下圖所示。
法向時(shí)均速度
計(jì)算中進(jìn)行了法向速度的時(shí)均統(tǒng)計(jì)，對(duì)比三種不同模型。
上圖中不同數(shù)字標(biāo)記分別表示：
標(biāo)記 1：LES 計(jì)算結(jié)果顯示外壁面與周圍流體速度差較大，而 EB-RSM 的結(jié)果不明顯。
標(biāo)記 2、3：LES 得到的結(jié)果中速度低于 EB-RSM 結(jié)果的區(qū)域。
標(biāo)記 4：LES 的結(jié)果角落區(qū)域速度更高。
壓損系數(shù)
根據(jù)計(jì)算結(jié)果，后處理數(shù)據(jù)得到法向壓損系數(shù)，對(duì)比三種不同模型。
結(jié)果表明，LES 和 EB-RSM 得到的壓損系數(shù)值相差不大。
05 結(jié)論
本次對(duì) 5x5 棒束構(gòu)型下湍流場(chǎng)研究顯示：
反應(yīng)棒陣中摻入較大尺寸的套棒使得流場(chǎng)法向速度不均勻分布。
LES 模型和 EB_RSM 模型在此種構(gòu)型下得到的結(jié)果相近。
本次研究為課題組后續(xù)進(jìn)行復(fù)雜棒束構(gòu)型下的非定常流動(dòng)打下良好基礎(chǔ)。
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