子通道分析方法調研報告-免費閱讀
【正文】 計算結果也有了明顯的改善(如圖1) , 在圖1 中假設當αL = 0. 8 時, 即可認為是驟冷前沿。因而極大地減少了計算時間。在COBRATF 中所選用的經(jīng)驗關系式都是較經(jīng)典的, 并且為大量的實驗所證實。它們都是研究垂直流動的, 因為COBRATF 是用于分析系統(tǒng)垂直部件的, 因而橫向流型并未考慮。值得注意的是, 在采用長方形的通道時, 子通道坐標和直角坐標實際上是等價的。使用直角坐標時, 在動量方程中增加了兩個不同方向的橫流速度的乘積。 ④相界面交換的物質處于飽和狀態(tài)。 168。因為在這類流動問題中液膜與液滴的運動特性存在著很大的差異,而且液膜與液滴之間的動量與質量交換直接影響流場的流動特性。下面就此程序數(shù)學物理模型的特點進行分析介紹。兩流體模型的優(yōu)點是可以獲得詳細的流暢和相分布。因而能處理倒流、環(huán)流和冷卻劑噴出等復雜情況，從數(shù)值解法上為研究從噴放到再淹沒的冷卻劑喪失事故全過程提供了可能。認為動量隨時間變化小得可以忽略。沸騰傳熱采用多種關系式，壁面摩擦力通過流體計算獲得，而不是依靠物性表的輸入。[10] VIPRE01VIPRE01美國電力研究院（EPRI）投資開發(fā)的，能夠進行詳細的熱工水力計算以獲取穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)的最小偏離泡核沸騰比（MDNBR）。然后，再計算燃料元件棒的溫度場，求出燃料芯塊中心的最高溫度和燃料元件表面的最小臨界熱流密度比。首先必須知道詳細的堆芯三維功率分布，還必須通過堆本體水力模擬裝置實驗測知堆芯入口處分配到各組件的冷卻劑流量，以及通過實驗測知相鄰流道流體間的交混系數(shù)與橫流阻力系數(shù)。若在同一個橫截面上取一個平均的交混系數(shù)，將影響計算的精確性。[1]在運用子通道分析時，做一些簡化以利于計算，但不應為此增加實驗工作的復雜性。在COBRA,HAMB和THINC中采用此模型。羅哈尼（Rouhani）認為橫向動量平衡的完整公式除純摩擦項外，還包括不同的慣性項和加速項。方程（5）右邊的前幾項分別表示摩擦壓降，重力壓頭和動量交換項。求和對于i相鄰的全部子通道（N個）進行。此法的優(yōu)點是在兩相環(huán)狀流動中，液體在棒的周圍存在自身再分配的趨勢。要進行子通道分析，必須由物理計算提供詳細的堆芯三維功率分布，尤其是熱組件內各子通道的精確的功率分別。所以，如果子通道橫截面劃分得太大，則因在同一軸向位置上所有熱工參數(shù)都認為是一樣的，這樣可能與時間情況差別較大，結果使計算精度不理想；如果子通道橫截面積劃分得太小，則計算的工作量太大，因為計算時間幾乎與子通道數(shù)目的平方成正比，計算機容量可能也難以滿足要求，計算費用也太高。自然湍流交混是相鄰通道間的自然渦流擴散所造成；強迫湍流交混是定位格架等機械裝置所引起。它沒有考慮相鄰通道冷卻劑之間的質量、熱量和動量的交換，因此雖然比較簡單，但對于無盒組件那樣的開式通道就不合適。但是，它解得的溫度和速度等參量仍然是控制體的平均值。 二是改變了能量和動量傳遞。子通道是棒束之間流道的自然幾何劃分，它以燃料本身和燃料棒之間的假想連線所包圍的流動面積定義為一個子通道的橫截面積（圖１）。國家重點基礎研究發(fā)展計劃(973)（編號：2007CB209800）課題4：超臨界水堆堆芯復雜流道中熱質傳輸行為特征與機理（編號：2007CB209804）報告編號：子通道分析方法調研報告編寫：許志紅校合：楊燕華審核：程 旭上海交通大學核科學與工程學院2008年1月5日22目 錄1. 核反應堆堆芯熱工水力分析方法 3 子通道分析方法 3 多孔體方法 4 標準的棒束熱工水力分析方法 52. 子通道方法 5 子通道分析的一般原理 5 子通道的劃分和一般分析方法 7 質量、能量和軸向動量守恒方程 8 橫向動量平衡方程 9 湍流交混效應 10 子通道分析方法的基本缺點和限制 11 113. 子通道程序 12 針對特定的堆型開發(fā)的子通道程序 13 VIPRE01 14 COBRA序列簡介 14 COBRATF 15 COBRATF守恒方程 15 COBRATF物理模型 17 COBRATF數(shù)值方法 18 COBRATF算例分析 19參考文獻： 211. 核反應堆堆芯熱工水力分析方法動力堆的性能很大程度上受熱工水力設計的限制。流體在這樣的流道中流動，一面與周圍的燃料進行能量和動量交換，一面通過假想邊界與相鄰通道進行質量、能量和動量交換。前者可以通過引入體積多孔度和表面穿透率來修正, 后者可以通過在能量方程中引入分布熱源和在動量方程中引入分布阻力來處理。 標準的棒束熱工水力分析方法用有限差分法求解納維爾－斯托克斯方程時，邊界條件直接影響到解的性質。為使計算更符合情況，發(fā)展了子通道模型。湍流作用使開式通道間的流體產(chǎn)生相互等質量交換，一般無凈的橫向質量遷移，但有動量和熱量的交換，因此常稱為湍流交混，表示交換混合之意。為了解決上述矛盾，可采用三種方法。還應由水力模擬試驗給出堆芯進口的冷卻劑流量分布，湍流交混速率及橫流阻力系數(shù)，這樣才能使子通道分析具有可靠的精確度。但由于零剪應力線很難確定，因而很少采用這種方法。 圖3：質量方程控制容積 圖4：能量平衡將能量守恒原理應用于i子通道的控制體內（圖4），可得能量守恒方程： （2）式中，h和T分別為子通道的焓和溫度；q為單位長度的子通道加熱量（或功率）；Cij是與流體的熱導率有關的系數(shù)；Wij’為子通道間的湍流交混量；u’’為能量遷移的有效速度；h*為橫向流所攜帶的焓。這幾項在各子通道程序中基本相同，而最后一項（橫向流引起的動量遷移）則因程序不同而異。因此橫向動量平衡方程的最一般形式應為：式中，Ｒｖ為與軸向流速有關的慣性項；Ｒｕ和Ｒｗ是水平方向的橫向流的加速和減速效應；為橫向流流過間隙的摩擦阻力效應。等體積模型認為兩股發(fā)生交混的流體是等體積的。以計算結果和實驗結果相符，有一些方面可以進行探討：1. 初始條件和邊界條件。3. 為了簡化計算，常將燃料組件局部位置上定位件對冷卻劑交混的貢獻沿流道全長均勻化，這將影響到冷卻劑的焓值。另外也應發(fā)展數(shù)學處理方面的計算方法。[1]下文將列舉一些國內研究人員針對特定堆型開發(fā)的子通道程序，另外詳細介紹兩個
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