鄢炳火，顾汉洋，于 雷

（1.海军工程大学 核能科学与工程系，湖北 武汉 430033；2.上海交通大学 核科学与工程学院，上海 200240）

当核反应堆内棒束的P／D（P为中心距，D为棒直径）小于1.1时，这种棒束结构通常被称为稠密栅元。稠密栅元内流道间的横向流动较常规棒束间的横向流动更加明显，且呈准周期性的波动，其横向速度波动振幅可达主流速度的10%以上。这种准周期性的流体波动可在很大程度上增强流体的横向交混和传热能力。有关实验和理论分析结果［1－3］均表明，稠密栅元内的这种横向流动的主要特征是大尺度、准周期性的涡结构运动。这种运动受二次流的影响较小，而主要是由湍流大尺度相干结构决定。由于核反应堆堆芯内的冷却剂流动特性与核反应堆系统的热工水力特性密切相关，因而分析稠密栅元内的湍流流动特性、探索稠密栅元内的横向交混特性对新一代核反应堆的设计和安全运行均有重要理论和实践意义。

目前，国外已有一些学者开始研究稠密栅元内准周期性的涡结构运动规律和流动传热特性，文献［3－4］中均利用非稳态雷诺平均模拟（URANS）对这种流动现象进行了研究。但到目前为止，国内尚无这方面的研究。本文对稠密栅元内的湍流流动和传热特性进行分析，首先利用实验数据对计算结果进行验证，然后分析Re和P／D等参数对稠密栅元内的摩擦阻力系数和传热系数的影响。

1 理论模型

1.1 稠密栅元

由于稠密栅元结构具有的一系列优势，在核反应堆系统中，如重水堆和超临界水冷堆均采用这种结构的堆芯布置。……