子通道分析方法調(diào)研報(bào)告-免費(fèi)閱讀
【正文】 計(jì)算結(jié)果也有了明顯的改善(如圖1) , 在圖1 中假設(shè)當(dāng)αL = 0. 8 時(shí), 即可認(rèn)為是驟冷前沿。因而極大地減少了計(jì)算時(shí)間。在COBRATF 中所選用的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式都是較經(jīng)典的, 并且為大量的實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。它們都是研究垂直流動(dòng)的, 因?yàn)镃OBRATF 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(zhǎng)方形的通道時(shí), 子通道坐標(biāo)和直角坐標(biāo)實(shí)際上是等價(jià)的。使用直角坐標(biāo)時(shí), 在動(dòng)量方程中增加了兩個(gè)不同方向的橫流速度的乘積。 ④相界面交換的物質(zhì)處于飽和狀態(tài)。 168。因?yàn)樵谶@類(lèi)流動(dòng)問(wèn)題中液膜與液滴的運(yùn)動(dòng)特性存在著很大的差異,而且液膜與液滴之間的動(dòng)量與質(zhì)量交換直接影響流場(chǎng)的流動(dòng)特性。下面就此程序數(shù)學(xué)物理模型的特點(diǎn)進(jìn)行分析介紹。兩流體模型的優(yōu)點(diǎn)是可以獲得詳細(xì)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(fù)雜情況，從數(shù)值解法上為研究從噴放到再淹沒(méi)的冷卻劑喪失事故全過(guò)程提供了可能。認(rèn)為動(dòng)量隨時(shí)間變化小得可以忽略。沸騰傳熱采用多種關(guān)系式，壁面摩擦力通過(guò)流體計(jì)算獲得，而不是依靠物性表的輸入。[10] VIPRE01VIPRE01美國(guó)電力研究院（EPRI）投資開(kāi)發(fā)的，能夠進(jìn)行詳細(xì)的熱工水力計(jì)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(jì)算燃料元件棒的溫度場(chǎng)，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(xì)的堆芯三維功率分布，還必須通過(guò)堆本體水力模擬裝置實(shí)驗(yàn)測(cè)知堆芯入口處分配到各組件的冷卻劑流量，以及通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)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(gè)橫截面上取一個(gè)平均的交混系數(shù)，將影響計(jì)算的精確性。[1]在運(yùn)用子通道分析時(shí)，做一些簡(jiǎn)化以利于計(jì)算，但不應(yīng)為此增加實(shí)驗(yàn)工作的復(fù)雜性。在COBRA,HAMB和THINC中采用此模型。羅哈尼（Rouhani）認(rèn)為橫向動(dòng)量平衡的完整公式除純摩擦項(xiàng)外，還包括不同的慣性項(xiàng)和加速項(xiàng)。方程（5）右邊的前幾項(xiàng)分別表示摩擦壓降，重力壓頭和動(dòng)量交換項(xiàng)。求和對(duì)于i相鄰的全部子通道（N個(gè)）進(jìn)行。此法的優(yōu)點(diǎn)是在兩相環(huán)狀流動(dòng)中，液體在棒的周?chē)嬖谧陨碓俜峙涞内厔?shì)。要進(jìn)行子通道分析，必須由物理計(jì)算提供詳細(xì)的堆芯三維功率分布，尤其是熱組件內(nèi)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(rèn)為是一樣的，這樣可能與時(shí)間情況差別較大，結(jié)果使計(jì)算精度不理想；如果子通道橫截面積劃分得太小，則計(jì)算的工作量太大，因?yàn)橛?jì)算時(shí)間幾乎與子通道數(shù)目的平方成正比，計(jì)算機(jī)容量可能也難以滿(mǎn)足要求，計(jì)算費(fèi)用也太高。自然湍流交混是相鄰?fù)ǖ篱g的自然渦流擴(kuò)散所造成；強(qiáng)迫湍流交混是定位格架等機(jī)械裝置所引起。它沒(méi)有考慮相鄰?fù)ǖ览鋮s劑之間的質(zhì)量、熱量和動(dòng)量的交換，因此雖然比較簡(jiǎn)單，但對(duì)于無(wú)盒組件那樣的開(kāi)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(dòng)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(xiàn)所包圍的流動(dòng)面積定義為一個(gè)子通道的橫截面積（圖１）。國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973)（編號(hào)：2007CB209800）課題4：超臨界水堆堆芯復(fù)雜流道中熱質(zhì)傳輸行為特征與機(jī)理（編號(hào)：2007CB209804）報(bào)告編號(hào)：子通道分析方法調(diào)研報(bào)告編寫(xiě)：許志紅校合：楊燕華審核：程 旭上海交通大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院2008年1月5日22目 錄1. 核反應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量、能量和軸向動(dòng)量守恒方程 8 橫向動(dòng)量平衡方程 9 湍流交混效應(yīng) 10 子通道分析方法的基本缺點(diǎn)和限制 11 113. 子通道程序 12 針對(duì)特定的堆型開(kāi)發(fā)的子通道程序 13 VIPRE01 14 COBRA序列簡(jiǎn)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(xiàn)： 211. 核反應(yīng)堆堆芯熱工水力分析方法動(dòng)力堆的性能很大程度上受熱工水力設(shè)計(jì)的限制。流體在這樣的流道中流動(dòng)，一面與周?chē)娜剂线M(jìn)行能量和動(dòng)量交換，一面通過(guò)假想邊界與相鄰?fù)ǖ肋M(jìn)行質(zhì)量、能量和動(dòng)量交換。前者可以通過(guò)引入體積多孔度和表面穿透率來(lái)修正, 后者可以通過(guò)在能量方程中引入分布熱源和在動(dòng)量方程中引入分布阻力來(lái)處理。 標(biāo)準(zhǔn)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(shí)，邊界條件直接影響到解的性質(zhì)。為使計(jì)算更符合情況，發(fā)展了子通道模型。湍流作用使開(kāi)式通道間的流體產(chǎn)生相互等質(zhì)量交換，一般無(wú)凈的橫向質(zhì)量遷移，但有動(dòng)量和熱量的交換，因此常稱(chēng)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(yīng)由水力模擬試驗(yàn)給出堆芯進(jìn)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(yīng)力線(xiàn)很難確定，因而很少采用這種方法。 圖3：質(zhì)量方程控制容積 圖4：能量平衡將能量守恒原理應(yīng)用于i子通道的控制體內(nèi)（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(zhǎng)度的子通道加熱量（或功率）；Cij是與流體的熱導(dǎo)率有關(guān)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(xiàng)在各子通道程序中基本相同，而最后一項(xiàng)（橫向流引起的動(dòng)量遷移）則因程序不同而異。因此橫向動(dòng)量平衡方程的最一般形式應(yīng)為：式中，Ｒｖ為與軸向流速有關(guān)的慣性項(xiàng)；Ｒｕ和Ｒｗ是水平方向的橫向流的加速和減速效應(yīng)；為橫向流流過(guò)間隙的摩擦阻力效應(yīng)。等體積模型認(rèn)為兩股發(fā)生交混的流體是等體積的。以計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符，有一些方面可以進(jìn)行探討：1. 初始條件和邊界條件。3. 為了簡(jiǎn)化計(jì)算，常將燃料組件局部位置上定位件對(duì)冷卻劑交混的貢獻(xiàn)沿流道全長(zhǎng)均勻化，這將影響到冷卻劑的焓值。另外也應(yīng)發(fā)展數(shù)學(xué)處理方面的計(jì)算方法。[1]下文將列舉一些國(guó)內(nèi)研究人員針對(duì)特定堆型開(kāi)發(fā)的子通道程序，另外詳細(xì)介紹兩個(gè)
化學(xué)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1