液态铅铋合金绕丝燃料组件共轭传热数值模拟

邓诗雨; 卢涛; 邓坚; 王啸宇; 张喜林; 朱大欢

doi:10.13543/j.bhxbzr.2023.04.008

北京化工大学学报（自然科学版） ›› 2023, Vol. 50 ›› Issue (04) : 59 -66. DOI: 10.13543/j.bhxbzr.2023.04.008

液态铅铋合金绕丝燃料组件共轭传热数值模拟

邓诗雨, 卢涛, 邓坚, 王啸宇, 张喜林, 朱大欢

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摘要

围绕液态铅铋合金(LBE)的数值模拟研究通常仅针对流体域，而忽略了固体域的影响。为了研究绕丝燃料组件物理模型及边界条件对LBE的流动与传热的影响，基于质量守恒原则、能量守恒原则和传热特性等效原则，设计了燃料棒及绕丝表面有恒热流密度的纯流体域模拟、燃料棒及绕丝有恒体积功率的流固共轭传热模拟、燃料棒表面有恒热流密度的纯流体域模拟和燃料棒有恒体积功率的流固共轭传热模拟这4种数值模拟方案，在施加相同总功率条件下，比较了4种方案的LBE和流固边界上的温度分布差异。对比分析4种方案的大涡模拟结果发现：流固共轭传热方案比热流边界方案更具合理性；与Pacio实验数据相比，方案四即燃料棒具有恒体积功率的流固共轭传热的数值模拟结果在流固边界峰值温度上的偏差最小。因此，针对绕丝燃料组件LBE及包壳局部温度峰值的数值预测，推荐采用燃料棒有内热源的流固共轭传热数值模拟方案，能够准确预测绕丝燃料组件内LBE的温度特性。