张 戈，张 昊，顾汉洋，杨燕华

(上海交通大学 核能科学与工程学院，上海 200240)

超临界压力下流体物性奇特的变化规律导致其对流传热现象十分独特。Jackson等[1]和Cheng等[2]分别对超临界流体对流传热进行研究，根据传热机理不同，可分为3种传热现象：大流量小热流下的强迫传热、小流量大热流下的混合对流传热和大流量大热流下的强加速流动传热。

当流量较小、壁面热流较大时，壁面附近流体密度随温度的升高而急剧减小，导致浮升力的作用加强，并对传热产生很大影响，形成传热弱化现象。根据浮升力作用方向不同，混合对流可分为浮升力助推流动(浮升力的方向和流动方向相同)和浮升力阻滞流动(浮升力的方向和流动方向相反)。浮升力作用下的传热弱化现象是超临界流体传热的一重要特征，也是人们非常关心的一个现象。在相关文献中，Sharabi等[3-4]、Wilcox[5]、Speziale等[6]用传统的湍流模型模拟了传热弱化现象，其结果能定性预测传热弱化现象的发生与恢复，但在壁面温度的预测上均偏高。Petukhov等[7]总结了浮升力对超临界流动传热的影响，主要归结为两类：第1类是浮升力直接影响平均速度分布，进而间接影响湍流流动，称为外部效应；第2类是浮升力直接影响湍流流动，称为结构效应。

本工作通过实验获取10 mm单管中超临界水流动的传热弱化数据，采用文献[8]改进的k-ε-kt-εt四方程模型对该实验参数下的管内流动传热特征进行数值分析。

1 实验研究

1.1 实验

上海交通大学建成了适用于超临界流体热工水力实验的SWAMUP回路[9]，SWAMUP回路示意图示于图1。……