李明刚 聂常华 徐长哲

摘   要： 采用ANSYS CFX软件，对四根绕丝定位19棒束组件的流动传热特性进行CFD数值模拟研究。对棒束组件进行三维建模，研判适用的网格划分方式，将各种湍流模型下的数值模拟结果与阻力试验数据、Rehme经验关系式进行比较，得出六面体网格划分、BSL湍流模型最适用于四根绕丝定位19棒束组件的数值模拟研究。以光滑19棒束组件作为参照对比，探讨绕丝对棒束组件流动传热特性的影响。研究发现：1）绕丝使得棒束通道的阻力压降增大了25%，二次流增大了1个数量级，子通道间的质量交混与能量交混得以加强，整个棒束通道的温度场变得更加均匀;2）绕丝螺距对阻力系数和努塞尔数都有一定的影响，截面无量纲化二次流的值与绕丝螺旋升角的余切值基本一致。

关键词： 绕丝定位;棒束组件;流动传热;湍流模型;CFD数值模拟;无量纲化

引言

稠密栅堆芯布置技术作为一种先进的紧凑型反应堆堆芯设计技术，通过缩小燃料元件棒的间距、减小堆芯的水铀比，降低了堆芯的体积和重量，增大了堆芯内核燃料的转换比，起到了提高堆芯体积功率密度和延长堆芯燃耗寿期等效果。

在稠密栅棒束组件（以下简称“棒束组件”）中，元件棒布置十分紧凑，相邻元件棒之间的间隙非常小，不能采用传统压水堆的格架定位方式，而是通常采取绕丝或绕肋定位方式。绕丝或绕肋起到两个非常重要的作用：一是对元件棒起到定位隔离作用;二是增加换热面积，扰动流体，加强交混，起到强化传热的效果。……