脉动流条件下5×5环形燃料阻力与流量分配特性研究

来源：核动力工程杂志2023年第6期北京时间：

作者：李金阳, 马俊, 乔守旭, 郝思佳, 李旭鹏, 谭思超, 田瑞峰

单位：1.黑龙江省核动力装置性能与设备重点实验室，哈尔滨工程大学，哈尔滨，150001；2.海军装备部项目管理中心，北京，100071；3.中国原子能科学研究院，北京，102413；

摘要：环形燃料棒束通道相较于传统实心棒束通道，具有增强冷却能力、提高功率密度等优点，其特殊几何形状使阻力特性与流量分配特性密切相关。在脉动流条件下，环形燃料内外流道流量呈周期性波动，影响冷却剂换热效率，威胁核反应堆安全。本文基于计算流体动力学（CFD）方法对5×5环形燃料棒束通道建立模型，在稳态与脉动流条件下开展模拟计算，模拟结果与粒子图像测速（PIV）实验测量速度场、摩擦阻力系数经验公式相比具有一致性。计算分析了内外流道摩擦阻力系数随雷诺数的变化规律，稳态条件下环形燃料的流量分配比（内流道流量比外流道流量）与压降比呈负相关；脉动流条件下，周期平均流量分配比与脉动频率呈负相关，与脉动振幅呈正相关。

关键词：环形燃料, 脉动流, 阻力特性, 流量分配特性, 计算流体动力学（CFD）

基金资助：中核集团领创科研项目；黑龙江省自然科学基金（YQ2021A001）