大涡模拟液态金属在环形管道内的湍流传热特性

发布时间：2024-03-30 10:06

　　液态金属作为堆芯冷却剂被广泛应用在快中子核反应堆和加速器次临界核反应堆中,本文主要研究液态金属流体的湍流流动换热特性。通过大涡数值模拟方法,对液态金属流体在环形管道内的流动换热进行数值模拟,获得湍流传热过程中的平均温度、脉动温度、湍流热通量及湍流普朗特数Prt等物理量。并与普通流体(分子普朗特数为Pr=1.0.Pr=0.4)的湍流流动换热进行对比,研究液态金属流体(分子普朗特数为Pr=0.026.Pr=0.01)的湍流流动换热特性。 由于液态金属流体的低分子普朗特数,液态金属在湍流流动换热中,分子热传导在流动换热中占主导地位,湍流传热的作用十分小；且在靠近壁面的无量纲温度曲线分布会出现线性区延长、对数区消失的现象。与普通流体相比,液态金属流体的温度脉动、湍流热通量变小且趋于平缓。在液态金属的流动换热过程中,随着雷诺数的减小,其无量纲温度曲线分布的线性区会扩大：而其温度脉动仅仅是数值上变小,峰值位置不变。此外,随着液态金属的雷诺数的变小,液态金属的湍流热通量曲线分布变小且趋于平缓。 不同于普通流体的湍流普朗特数在1附近,液态金属的湍流普朗克大于1,且液态金属的湍流普朗特数对其分子普朗特数...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2.2在不同两套网格的大润数值模拟的近壁面速度场分布

下图图2.2为两套网格的大祸模拟的速度在近壁面分布曲线，图2.2中[/+为使用摩擦速度11^对流向方向进行无量纲化的无量纲速度：=y+为距离环形管道内壁面的无量纲化距离y+=，/，这里y'为数值模拟计算区域的节点到环形内壁面的距离，V为流体运动粘度。图2.2中，粗网格（Coa....

图3.1不同分子普朗特数Pr流体无量纲化平均温度0+线性区的分布

液态金属的分子普朗特数Pr较小，这导致液态金属在瑞流流动中的传热普通流体不大一样。为研究液态金属的瑞流传热特性，本节将通过与普通作比较，来研宄液态金属的瑞流流动传热特性。下面将Pr=0.01、Pr=0.0态钠金属和液态铅秘合金）的流体与普通流体（取Pr=0.4、Pr=....

图3.2不同分子普朗特数Pr流体无量纲化平均温度0+随着3；+分布

图3.2不同分子普朗特数Pr流体无量纲化平均温度0+随着3；+分布图3.2给出了液态金属与普通流体的温度0+随y+分布，图3.2中横坐标y+为对数轴。对于普通流体，首先在最靠近壁面的近壁面区域中线性增长；在y+=25左右，其温度开始进入到对数区域。对于液态金属，由图3.1....

图3.5不同分子普朗特数Pr流体的无量纲化径向热通量[/广0'+随y+分布

图3.4、图3.5分别给出了普通流体和液态金属流体的无量纲化流向端流热通量[/广0'+、径向端流热通量[；丨+0'+随着y+的分布。图3.4中，普通流体的Z方向的瑞流热通量{；丨+0'+，对分子普朗特数为Pr=1.0的流体，于y+=17,达到其峰值：12.5;对Pr=0.4....

本文编号：3942192