文档介绍：第卷第期核动力程...
年月.
文章编号:.—
骨架发热多子介质竖直通道内
强制对流换热数值研究
杨剑,曾敏,闫晓,王秋旺
.西安交通大学动力工程多相流国家级重点实验室,西安,;
.中国核动力研究设计院空泡物理和自然循环国家级重点实验室,成都,
摘要:采用局部非热平衡模型,在层流范围内对骨架发热多孔介质竖直通道内的非达西强制对流换热
进行了数值研究。,详细研究了表观雷诺
数.≤≤,有效导热系数比, .≤厂≤.和≤日≤变化对多孔介质流道
内流动换热的影响。计算结果表明:、厂和变化对流道内流动换热影响显著;当、,较小而较
大时,多孔介质流道内局部非热平衡效应明显,必须采用局部非热平衡模型才能对流道内的对流换热特性
进行合理准确的预测。
关键词:多孔介质;骨架发热;强制对流;局部非热平衡;数值模拟
中图分类号: 文献标识码:
引言须采用局部非热平衡模型才能对流道内的对流换
骨架发热多孑介质内的流动换热在实际工程热特性进行合理准确的预测。
中有着广泛的应用背景,如:核反应堆堆芯元件
数值模型
的设计与安全运行、核废料的安全存放等。
如图所示,竖直平板通道宽为,高为
已有不少文献【,】对骨架发热多孔介质内的
流动与换热进行了相关的研究和报道,但这些研;通道内充满各向同性、均质的饱
和多孔介质和水;多孔介质固体骨架产生均匀分
究多数都采用了局部热平衡假设,即假设在多孑
介质内的任何位置固体骨架和流体的温度相布的热源,其强度为。通道人口处流体的速度
等。这样处理可以使模型得到简化,但是,在某
些工业应用场合,采用局部热平衡假设是不恰当
的【。目前,在公开文献中对骨架发热多孔介
质腔体内的自然对流换热研究较多,而对骨
架发热多孔介质内强制对流换热的研究较少,很
有必要对骨架发热多孑介质内的强制对流换热开
展深入研究。本文在前人研究的基础上, 以
为计算平台,采用
拓展模型和局部非热平衡模型,对骨架发
热多孔介质竖直流道内的强制对流换热进行了数
值研究,详细分析了表观雷诺数船,流体与
图物理模型
骨架的有效导热系数比厂和变化对换热的
.
影响。结果表明:当尺、臌小而较大时,必
收稿臼期::修回日期:·
基金项目:
杨剑等:骨架发热多孔介质竖直通道内强制对流换热数值研究
和温度分别为。和,左右壁面为恒温冷面,壁式中, 为固体骨架等效颗粒直径,。
面温度与人口流体温度相同,流体在通道内的流无量纲边界条件为:
动为层流流动。,; ;
模型来描述多孔介质内的流动,同时引入; ; ;
局部非热平衡模型即双能量方程模型来考虑,:; : ::盟: :
多孔介质内骨架与流体间的换热。其无量纲控制
方程如下: 壁面上流体相和固体相的平均定义为:
连续性方程: 。

。.
动量方程: 。
方‘采用和接口程序对控制方程进行
一求解,对流项采用高阶格式离散,连续性方程和

. √动量方程采用全隐式耦合方法求解。首先进行计
流体相能量方程: 算方法考核,对文献【中多孔介质通道内的强制
对流换热问题进行数值验证。