定位格架对燃料组件流动传热特性影响的数值模拟研究

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1、学校代码：密级：公开硕士学位论文定位格架对燃料组件流动传热特性影响的数值模拟研究作者姓名晁嫣萌学科专业工程热物理指导教师杨立新副教授培养院系机械与电子控制工程学院硕士学位论文定位格架对燃料组件流动传热特性影响的数值模拟研宄作者：晁嫣萌导师：杨立新北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校

2、向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。保密的学位论文在解后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年、月日签字日期年？义‘？日学校代码：密级：公开北京交通大学硕士学位论文定位格架对燃料组件流动传热影响的数值模拟研究作者姓名：晁嫣萌学号：导师姓名：杨立新职称：副教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：工程热物理研究方向：复杂过程流动与传热研究北京交通大学年月致谢本论文的工作是在导师杨立新副教授的悉心指导下完成

3、的。杨老师科研经验丰富，治学严谨，待人和善，对我研宄生期间的学习和生活都给予了极大的帮助和支持。在此衷心感谢近四年来杨老师对我的关心和指导。感谢贾力教授，贾老师的严谨的治学态度和科学的工作方法给予了我极大的帮助；同时也感谢张竹茜副教授的关心与指导。感谢赵楠师兄在数值模拟方面给予的无私帮助，感谢翟雨佳和郭昂师兄给予的帮助和指导，同时也感谢实验室的管鹏、谭泽涛、银了飞师兄和李雪娇及黄彬彬师姐给予的帮助；感谢实验室所有共同工作和学习的同学们。最后感谢父母和家人对我学习和生活上的全力支持和关怀，他们的鼓

4、励和支持使我能够在学校专心完成我的学业。摘要摘要定位格架是反应堆燃料组件的重要部件，影响着堆芯的热工水力性能。开发自主知识产权的燃料组件需深入了解定位格架对热工水力特性的影响，相比于周期长、费用高的实验研究，模拟已成为安全、快速的重要设计辅助手段之一，应用进行燃料组件内定位格架对流动传热特性的影响分析具有重要工程价值和意义。论文首先对国内外研宄燃料组件内流动传热特性的相关文献进行了总结分析，针对目前研究进展确定了本文研究内容。首先是对燃料组件数值分析方法的探讨，包括分析所用到的几何模型简化，网格

5、划分方法及网格敏感性分析。其次是湍流模型对燃料组件流动与传热特性的影响，包括涡粘和雷诺应力两大类种典型。在此基础上，探讨格架特征结构和搅混翼结构对燃料组件流动传热特性的影响。根据上述研究内容，论文共建立了三种计算模型，包括单跨弹簧刚突模型、单跨简化模型及多跨模型。在对格架几何模型进行合理有效的简化后，利用软件生成了计算网格，通过软件获得了棒束通道内的流场分布特征、压力损失及换热特性等结果，并通过引入三个无量纲因子：涡流搅混因子、交叉流搅混因子以及湍流强度因子，进一步描述了棒束通道内的复杂流场特性

6、；并通过与相近实验的对比，得到了适用于分析带有格架的棒束通道内流动传热特性的湍流模型。在格架结构对流动传热影响的分析中，发现弹簧刚突结构可强化冷却剂的横向流动，利于换热，同时也增加了压力损失；多跨模型计算结果则得到了流体流经多层格架时的全程流动换热特性。在搅混翼结构的影响分析中，分别讨论了搅混翼折弯角度的影响及两种典型搅混翼结构对流场的影响。论文研究成果为通过方法开发自主知识产权的燃料组件提供了完善的技术支撑及数据参考。关键词：流动传热；燃料组件；定位格架；数值模拟；湍流模型ABSTRACTAB

7、STRACTThethermalhydraulicperformanceofthereactorcoremostlydependsonthespacergridinthefuelassemblies.Thedevelopmentofindependentandlocalizationfuelassembliesmayneedtotallyunderstandtheimpactstoflowandheattransferinfuelassembliescausedbyspacergirds.Com

8、paredtotheexperimentaltestswhicharelongandcostly,CFDhasbecomeoneofthemostimportantresearchmethodsasitssafetyandrapidity.UsingCFDmethodtoanalyzeflowandheattransfercharacteristicsinfuelassemblieshasbecomemoreand^orevaluableinengineeringissues.Relevantl