二维双区球流运动唯象方法的参数分析.pdf

第34卷第3期 核动力工程 Vbl．34．NO．3 2 l NuclearPower Jun．20l3 0 3年6月 Engineering 文章编号：0258-0926(2013)03—0101-04 二维双区球流运动唯象方法的参数分析 王文俊，杨星团，姜胜耀，汤振伟，刘志勇 清华大学核能与新能源技术研究院．北京．10084 摘要：为了研究摩擦系数和底部倾角对双区球流的运动影响，参照二维堆芯球流运动实验台架，采用 离散单元法对双区球流运动进行数值模拟，并从唯象的角度对不同摩擦系数和底部倾角下双区的分布、中心 区佼混区及滞留区等问题进行分析。结果表明：随着摩擦系数增大，球流动更加均匀，滞留区在一定范围内 随之增大，交混区域有所减小。底部倾角越大，流动越均匀，滞留区和缓慢流动的区域越小。 关键词：双区堆芯；球流运动；离散单元法；唯象方法；摩擦系数；倾角 中图分类号：TL334；TL424文献标志码：A 1 引 言 ’弋尹飞7飞夕 双区式高温气冷堆设计是高温气冷堆技术发 一n1r朝懈 展的路线之一。在其堆芯中，中心区的石墨球和环 }‘Ll—乡加球口 形区的燃料球共同参与在役循环，形成动态双区。 本体 球形燃料元件在球床堆芯中的流动特性是堆 芯几何设计和物理设计的基础，反应堆物理、热 置旨 中心区 工以及核燃料循环等方面都有赖于此【ll，因此球 寡量———～边界区 流运动研究对球床式核反应堆具有非常重要的意 =霉皇=== 翟篇=莎 义。目前关于球流运动的研究主要集中在实验方 7与‘ 面(包括德国的AVRl2I、南非的PBMRl31、美国 。l蕊■_臌口 的MPBRl41及中国的HTR-10(5】)，但在理论研究 赫弋湮 方面，以球床式高温气冷堆堆芯球流运动为特定 图l球流试验系统简图 Pebble Fig．1 Dynamic 对象的研究非常少。 ExperimentFacility 本文以球床式高温气冷堆为背景，以现有二 以黑球表示石墨球，以白球表示燃料球。本体上 维球流双区实验台架为参照，采用离散单元法 部有3个出球单列器，分别可以按照一定的加球 (DEM)对双区球流运动进行数值模拟，并从唯 速度加入不同颜色的玻璃球；本体底部有一套卸 象的角度研究摩擦系数和本体底部倾角变化对球 球机构和破桥机构用来控制卸球的速度。采用恒 流运动的影响。 定速率加／卸球可以更加真实地模拟实际反应堆 2实验台架简介 的工作过程。 实验