姚维一，曲文海，熊进标，张滕飞，柴　翔，刘晓晶

矩形窄缝通道入口堵流的PIV实验研究

姚维一，曲文海，熊进标*，张滕飞，柴翔，刘晓晶

（上海交通大学核科学与工程学院，上海 200240）

板式燃料元件堆芯结构紧凑，传热效率高，但燃料板间窄缝通道易发生堵塞事故，造成局部传热欠佳。针对矩形窄缝通道入口堵流，利用粒子图像测速技术（PIV）开展常温常压不同雷诺数下（2 400～9 600）25%堵塞份额的流场测量实验。分析堵塞体下游时均速度场、涡量场、脉动速度场，探讨入口堵流对窄缝通道内流场特性的影响和雷诺数效应。研究发现，入口堵流下游流场可分为主流区、剪切层、回流区、低速区、再附区、恢复区。与主流区相比，其他区域流速低，剪切流动在回流区内产生一对漩涡，再附区后流动逐渐趋向于稳定，高湍流脉动速度与高雷诺剪切应力主要分布于剪切层和漩涡中，流动雷诺数效应显著，随着雷诺数增大，回流区、低速区高湍流强度区域面积增大，再附区、再发展区向下游移动。

矩形窄缝通道；入口堵塞；粒子成像测速；流场分布

板式燃料元件结构紧凑、传热效率高、燃耗深，广泛应用在一体化反应堆和研究堆中[1-4]。然而，辐照肿胀或异物等容易引发矩形窄缝流道堵塞，通道内冷却剂流量降低甚至蒸干，导致传热恶化温度升高，严重情况下燃料板熔毁，威胁反应堆安全[5]。1965年美国橡树岭国家实验室（ORNL）研究堆以及1975年比利时核研究中心（SCK·CEN）BR2研究堆曾发生堵流事故，异物堵塞于通道入口处分别导致多块燃料板局部熔化[6,7]。……