基于CFD方法的丝网芯内毛细流动阻力特性研究

来源：核动力工程杂志2023年第1期北京时间：

作者：余清远, 赵鹏程, 马誉高, 张英楠

单位：1.南华大学核科学技术学院，湖南衡阳，421001；2.中国核动力研究设计院核反应堆系统设计重点技术实验室，成都，610213；3.清华大学工程物理系，北京，100084；

摘要：丝网芯热管是一种基于两相流动相变循环原理设计的非能动输热设备，循环中的毛细力与流动阻力均与丝网芯结构密切相关，研究丝网芯的阻力特性对丝网芯结构选型与优化、热管性能提升具有重要的意义。本文基于计算流体力学（CFD）方法，建立丝网毛细流动的阻力模型，研究流体在多层丝网芯内的毛细流动的阻力特性。使用本文模型模拟毛细提升实验，模型与实验结果的相对误差小于5%。基于模型进一步分析堆叠结构及目数（50目、200目、400目）对丝网芯的流动阻力特性的影响。结果表明，堆叠丝网的网孔越密集流动阻力越大，粘性阻力系数近似与丝网目数呈正比，而等效惯性阻力也随丝网目数增加而增大；在雷诺数小于1的低流速区域，粘性阻力占据主导作用，而在雷诺数大于1的流速区域惯性阻力作用不可忽略；丝网芯的几何结构除影响流动阻力还将对毛细力产生影响。计算表明，丝网毛细压强和流动阻力均随丝网目数的增加而增强，毛细性能因子随目数的增加而增速放缓。考虑到平织丝网的工艺限制，400目丝网较为理想。

关键词：丝网芯, 流动阻力, 粘性阻力, 惯性阻力, 毛细性能因子