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液态金属在堆芯子通道内的湍流换热
  • ISSN号:0253-3219
  • 期刊名称:《核技术》
  • 时间:0
  • 分类:TL33[核科学技术—核技术及应用]
  • 作者机构:[1]中国科学技术大学核科学技术学院,合肥230027
  • 相关基金:国家自然科学基金(No.51006095)、国家高校青年创新基金(Yo.WK2090130019)资助
中文摘要:

采用 Speziale-Sarkar-Gatski (SSG)雷诺应力模型对液态金属在堆芯子通道内的流动、传热过程进行计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)模拟,研究雷诺数(Re)、分子普朗特数(Pr)、格拉晓夫数(Gr)、节径比(P/D)等无量纲参数对湍流换热的影响。比较无量纲对流换热系数(Nu)可以看出,CFD 预测值与实验值及经验关系式符合得较好。对各种不同无量纲参数下的计算结果进行分析发现:在 P/D 和 Re 数相同条件下,三角形子通道的壁面温度分布比方形更均匀,换热情况更好;提高 Re 数,增大 P/D,选用 Pr 数大的冷却剂,可有效改善温度和换热的周向分布不均情况;在 Re 数大于10000的条件下,浮力对液态金属换热的影响可忽略不计。

英文摘要:

Background: Liquid metal has been proposed as the coolant of the fourth generation nuclear reactor and the accelerator driven sub-critical system. Due to its low molecular Prandtl number (Pr), liquid metal differs from other coolants like water or gas in heat transfer. Purpose: This study aims to investigate the character of heat transfer of liquid metal inside the reactor core. Methods: Speziale-Sarkar-Gatski (SSG) Reynolds stress model was applied to the Computational Fluid Dynamics (CFD) prediction of liquid metal flow and heat transfer inside the sub-channels of the reactor core. Effect of different dimensionless parameters, e.g. Reynolds number (Re), Pr, Grashof number (Gr) and pitch-to-diameter ratio (P/D) on the turbulent heat transfer calculated results was investigated. Results: The dimensionless convective heat transfer coefficient (Nu), predicted by the CFD method, agrees well with the experimental data and the empirical relations. Conclusion: Based on the analysis of various dimensionless parameters, it is found that the heat exchange performs better in triangular fuel assembly sub-channels than that in square sub-channels, under the same condition of P/D and Re. The inhomogeneous circumferential distributions of temperature and heat transfer can be effectively improved by increasing Re and P/D or choosing coolants with large Pr. When Re is larger than 10 000, the buoyancy effect on liquid metal heat transfer could be ignored.

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期刊信息
  • 《核技术》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院上海应用物理研究所 中国核学会
  • 主编:朱德彰
  • 地址:上海800-204信箱
  • 邮编:201800
  • 邮箱:LHB@sinap.ac.cn
  • 电话:
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-3219
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1342/TL
  • 邮发代号:4-243
  • 获奖情况:
  • 2000年中科院优秀期刊奖,中国中文核心期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:7912