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题名基于二阶矩闭合模型的液态金属圆管混合对流数值研究
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作者
郭跃峰
苏兴康
王冠
陈起健
顾龙
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机构
兰州大学核科学与技术学院
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出处
《原子能科学技术》
北大核心
2025年第2期360-371,共12页
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基金
中国博士后科学基金面上项目(2023M731458)
甘肃省自然科学基金青年基金(23JRRA1099)
国家资助博士后研究人员计划(GZB20230278)。
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文摘
液态金属反应堆以低普朗特数液态金属为冷却剂,其在燃料组件内的流动存在混合对流状态,浮力引起的自然对流对液态金属对流换热具有重要影响。本文基于OpenFOAM开发二阶矩闭合模型(DHFM),并引入浮力项,采用SST-k-ω-DHFM模型研究NaK在不同倾斜角度、不同壁面热流的管道内的混合对流特性。研究结果表明:雷诺数Re较大时,强迫对流为影响对流传热的主要因素,浮力引起的自然对流忽略不计,轴向惯性力在对流换热中起主导作用;Re较小时,倾斜角度引起的浮力项改变引起自然对流强度的改变,影响液态金属对流传热,此时自然对流占主导作用,具体表现为温度、横向流分布扭曲、不均匀性。随着Re的减小,湍动能k逐渐减小,温度脉动kθ逐渐增大。Re较小时,轴向局部努塞尔数Nu_(local)随倾斜角度的增大而增大,增幅约为1.3%~3.5%。随着Re的增加,自然对流的影响减弱,倾斜角度引起的Nulocal差异也不显著。当液态金属的流动以自然对流为主时,壁面热流的增加有助于增强自然对流对传热的影响,表现为Nu_(local)增加,增加幅度约为1.05%~11.55%。本文结果可为液态金属混合对流特性研究提供数据,丰富液态金属混合对流特性研究。
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关键词
二阶矩闭合模型
浮力项
倾斜角度
OPENFOAM
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Keywords
second-order differential heat flux model
buoyancy term
inclination angle
OpenFOAM
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分类号
TL334
[核科学技术—核技术及应用]
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