强浮力作用下超临界水传热恶化现象数值研究

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1、编号：106099强浮力作用下超临界水传热恶化现象数值研究文青龙u卢冬肀2杨珏2（1.上海交通大学核科学与工程学院，上海，200240:2.屮科华核电技术研究院，深圳，518206）摘要：本文采用V2F和SST低雷诺数模型对垂直阆管闪超临界水的传热恶化现象开展丫数值分析，结果表明，这两种模型能较好地预测传热恶化现象发生的起始点且与实验结果的定呈差异较小，观察到了超临界流体出现的多次传热恶化现象，SST模型在定性和定量都能较好地预测到这种父杂而有趣的传热恶化现象。对温度场、流场和湍流结构的分析表明，传热恶化的主耍原因在丁•物性和近壁面区域湍流结构

2、的改变，降低Y湍动能和能呈:传输的能力。关键词：超临界水；传热恶化；湍流模型；数值分析中图分类号：TK124文献标识码：A文章编号：0253-231X（2011）00-0000-00NUMERICALINVESTIGATIONOFHEATTRANSFERDETERIORATIONINSUPERCRITICALWATERWITHSTRONGBUOYANCYEFFECTWENQing-longh2LUDong-hua2YANGJue1(1.SchoolofNuclearScienceandEngineering,ShanghaiJiaoTongUn

3、iversity,Shanghai200240,China2.ChinaNuclearPowerTechnologyResearchInstitute，Shenzhen518206,China)Abstract:Inthisstudy,anumericalinvestigationofheattransferdeterioration(HTD)insupercriticalwaterflowingthroughverticaltubeisperformedbyusingtwolow-Reynoldsnumberturbulencemodels,

4、V2FandSSTmodels.Thesetwolow-ReynoldsmodelsareconsideratelyextentabletoreproducetheeffectofbuoyancyforceonheattransferandshowtheoccurrenceoflocalizedHTD.TheV2FmodelandSSTmodelgivethebestperformancesintermsofpredictionoftheonsetofHTD.TheSSTmodelisabletoquantitativelyreproducet

5、hetwoheattransferdeteriorationphenomenawithlowmassfluxwhichhavebeenfoundinthepresentstudy.Keywords:SupercriticalWater;Heattransferdeterioration;TurbulenceModel;NumericalAnalysis0刖g超临界水堆（SCWR）因具有设备简化和热效率高等优点而成为世界核能界研宄的重点。拟临界点附近急剧的超临界水物性变化使得在特定的热工水力条件下管道A超临界水的流动和湍流结构发生了显著地变化，导

6、致超临界水的传热恶化现象。计算流体力学（CFD）技术由于能弥补高温高压条件下实验技术和费用的限制，从而成为提《对超临界水流动和传热现象认识、发展的重要工具。低雷诺数收稿日期：2010-XX-XX;修订日期:20I0-XX-XX基金项0:作者简介：文青龙（1979-）,男，四川绵阳人，助理研宂员，博士生，湍流模型因其能对近壁面区域的湍流结构进行求解而在超临界流体传热恶化现象研究屮也得到广泛地应用。Koshizuka⑴、Hem、Sharabi⑶、Kim141和He[51等采川低雷诺数湍流模型对圆管內超临界水和CO2等流体的传热恶化进行了数伉模拟，分

7、析了强浮力作用和加速作用下的传热恶化现象，然而少有文献从超临界流体的温场、流场和湍流结构等信息出发分析传热恶化的发生机理。本文将采用V2F和SST两种低雷诺数湍流模型对不同试验工况下超临界水的流动和传热现象开展主要从事反应堆热E水力研宂。表1计算工况TableIComputationalcasesCasesP/MPaG/kgm2sd)qw/kWnV2)D/mmDir.Bo*xl()-7作者1#23.55093906.28Up5.39-5.75Pis’menny2#23.55093906.28Down■■■■Pis’menny3#23.54303

8、19.878.()Up9.14〜4.57Shitsman数值研究，从超临界水的温度场和湍流结构的分析出发，进一步探索超临界水传热恶化的发生机理。1计算