【摘 要】
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绕丝定位的闭式燃料组件是中国加速器驱动嬗变研究装置（CiADS）铅铋冷却次临界反应堆燃料组件的候选设计方案。螺旋上升的绕丝结构能够迫使液态铅铋在三角形排列的棒束通道内发生横向交混,增强不同子通道之间的动量和能量交换,但绕丝结构增加了CiADS燃料组件内流场的复杂性,现有的CiADS流动特性研究均基于网格质量较低的非结构化网格进行。结构化网格具有更高网格质量的优势,但目前对绕丝燃料组件生成结构化网格
【机 构】
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中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)
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绕丝定位的闭式燃料组件是中国加速器驱动嬗变研究装置（CiADS）铅铋冷却次临界反应堆燃料组件的候选设计方案。螺旋上升的绕丝结构能够迫使液态铅铋在三角形排列的棒束通道内发生横向交混,增强不同子通道之间的动量和能量交换,但绕丝结构增加了CiADS燃料组件内流场的复杂性,现有的CiADS流动特性研究均基于网格质量较低的非结构化网格进行。结构化网格具有更高网格质量的优势,但目前对绕丝燃料组件生成结构化网格进行CFD模拟的研究较少,且现有研究中缺少对两种网格类型计算结果差异的定量数据分析。因此,对CiADS反应堆燃料组件使用结构化网格进行CFD计算和流动特性分析对获取组件内部流场阻力特性和优化燃料组件热工水力学设计方案有重要意义。本文以CiADS绕丝燃料组件为研究对象,使用ANSYS ICEM和STARCCM+软件分别划分出了结构化网格和非结构化多面体网格,对CiADS燃料棒束通道横流特性进行研究,分析了不同网格类型对流动特性的影响,同时对结构化网格计算结果中间隙横流特性进行了系统的定量分析。然后本文基于19棒束7螺距燃料组件结构化网格CFD计算结果,提出了适用于CiADS铅铋冷却反应堆含绕丝燃料组件的横向动量经验关系式,并对含绕丝燃料组件的横向动量交混现象进行了定性与定量的分析,主要获得了以下结论:（1）相比于非结构化网格,结构化网格的子通道间横流量计算结果与大涡模拟的结果吻合较好;结构化网格得到的摩擦因子系数与UCTD公式预测值最为接近,多面体网格得到的结果较经验公式的预测值小。（2）基于绕丝引起的强制横向动量的交混量,本文提出了包含横向动量修正项的含绕丝燃料组件的横向动量经验关系式;最后推荐了在雷诺数2500-15000范围内的摩擦因子系数经验关系式。
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