反應(yīng)堆子通道內(nèi)湍流對流換熱的大渦模擬研究.pdf

1、對液態(tài)金屬低普朗特?cái)?shù)的流體，使用RANS湍流模型很難精確模擬湍流熱擴(kuò)散項(xiàng)。在本文研究中，使用先進(jìn)的大渦模擬方法(LES)，精細(xì)的網(wǎng)格，周期性的邊界條件，數(shù)值模擬液態(tài)金屬在三角形排布的堆芯棒束內(nèi)（又稱為子通道）充分發(fā)展?fàn)顟B(tài)的湍流換熱。本文中，首先模擬Reτ=400，600，1400，P/D=1.2以及Reτ=600，P/D=1.05的算例，研究Pr=0.026（鉛鉍）的液態(tài)金屬的湍流傳熱，接著研究不同的分子普朗特?cái)?shù)流體(Pr=0.01，0

2、.026，0.1，0.71)在相同流場（Reτ=600，P/D=1.2）下的湍流傳熱特性。該LES方法是在開源代碼OpenFOAM2.3.0的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)。文中分析了時(shí)間平均統(tǒng)計(jì)量，比如平均溫度、溫度脈動(dòng)均方根（RMS）以及湍流熱通量等，結(jié)果表明，隨著雷諾數(shù)的增加，溫度脈動(dòng)RMS增大，而且其在子通道內(nèi)的分布變得復(fù)雜。在近壁面很大的區(qū)域內(nèi)，平均溫度具有線性規(guī)律，同時(shí)溫度脈動(dòng)RMS恒定。隨著Pr的增加，平均溫度的線性區(qū)變小，溫度脈動(dòng)RMS曲線

3、峰值的位置向壁面移動(dòng)，溫度脈動(dòng)強(qiáng)度增強(qiáng)，這意味著溫度子層的厚度變薄。液態(tài)金屬在窄間隙的子通道(P/D=1.05)和寬間隙的子通道(P/D=1.2)的湍流傳熱特性存在很大的不同，其中，在P/D=1.05時(shí)，溫度脈動(dòng)大幅度增加，壁面溫度不均勻性增加，增大了壁面材料的熱疲勞效應(yīng)，因此，液態(tài)金屬的窄間隙堆芯棒束設(shè)計(jì)，需要特別注意溫度的不均勻現(xiàn)象。湍流熱通量隨著Pr的改變會(huì)發(fā)生明顯變化。通過比較LES計(jì)算的Nu與經(jīng)驗(yàn)公式的計(jì)算結(jié)果，推薦使用Ush