熔盐沿螺旋十字型单棒层流混合对流传热数值研究

来源：核动力工程杂志2024年第3期北京时间：

作者：姜殿强, 张大林, 陈凯龙, 田文喜, 秋穗正, 苏光辉

单位：西安交通大学核科学与技术学院，西安，710049；

摘要：西安交通大学提出的小型氟盐冷却高温堆（FuSTAR）概念设计采用了螺旋十字型燃料组件。为研究熔盐在螺旋十字型燃料组件的混合对流传热特性，建立了螺旋十字型单棒通道模型。采用计算流体力学（CFD）方法，以实验数据验证数值计算模型，94%壁温数据点的数值计算值与实验测量值之差在±5℃的范围内，94%平均传热系数数据点的数值计算值与实验测量值相对误差范围是−15%~15%。熔盐沿螺旋十字型棒混合对流传热的结果表明，自然对流在整体混合对流传热的影响程度与入口温度、热流密度有关；<i>Φ/Gz</i>（<i>Φ</i>为自然对流无量纲数的组合变量，<i>Gz</i>为格雷兹数）能更合理地评估自然对流在整体对流传热中的影响程度。此外，拟合了在30≤<i>Re</i>≤500，6≤<i>Pr</i>≤26，600≤<i>Gr</i>≤42000（<i>Re</i>为雷诺数，<i>Pr</i>为普朗特数，<i>Gr</i>为格拉晓夫数）时熔盐沿螺旋十字型单棒的层流混合对流传热关系式。

关键词：氟盐冷却高温堆, FuSTAR, 螺旋十字型燃料, 层流, 混合对流, 计算流体力学（CFD）

基金资助：国家重点研发计划（2020YFB1902000）