核能科学与发电技术学报

典型核研究堆堆芯新设计提高传热速率的研究

Said MA Ibrahim、Hesham F Elbakhshawangy、Mohammed GA Fawaz

粗糙表面已被用作一种工具，通过增加流动中的湍流混合水平来增强传热。在对此类流动进行数值模拟时。本研究的主要目的是通过改善反应堆堆芯的热工水力性能来增加典型 MTR 核研究反应堆的 Mo-99 产量。众所周知，肋条可以增强载能流体和传热表面之间的传热。对六种肋条阵列的倾斜断裂肋条矩形通道中的湍流和传热行为进行了数值研究。此外，还研究了肋条热边界条件和近壁处理的影响。所有计算均使用商业CFD代码（ansys workbench 15.0）进行。计算基于有限体积法和 SIMPLE 算法，雷诺数范围为 8000 至 160000。采用剪切应力传输 (SST) k – ω 湍流模型。对二维流动结构进行了研究，包括涡结构和以湍流动能为特征的湍流混合。数值结果表明，由于在通道横截面上产生了同向旋转的纵向涡，直列肋条通道的传热效率比光滑通道提高了约160-230％。此外，还分析了肋条几何参数（例如肋高、肋间距）对传热的影响。总体而言，Stagg肋条阵列表现出最佳的热工水力性能因子。改进的流道使Mo-99的产量增加了一倍。