半椭球堵流结构对窄通道流动传热特性的大涡模拟研究

来源：核动力工程杂志2024年第3期北京时间：

作者：刘珺瑞, 熊进标

单位：上海交通大学核科学与工程学院，上海，200240；

摘要：为研究半椭球堵流结构对窄通道内冷却剂流动传热特性的影响，针对高度为窄边宽1/2的半椭球堵流结构开展了大涡模拟，分析了堵流结构下游的时均速度场、湍动能和温度分布，研究了堵流结构附近的流动传热特征。半椭球堵流结构下游流场有显著的三维特性，存在绕流及边界层分离形成的回流区、剪切层、主流区和再发展区等特征区域。结合时均温度场及局部努塞尔数（<i>Nu</i>）的变化规律，研究了堵流结构对窄通道传热的影响机制。分析发现，半椭球底面侧壁面附近回流区及其顶部壁面再发展区内，由于热流体聚集，缺乏主流低温流体冲扫，出现局部<i>Nu</i>极小值和局部高温。总体上看，半椭球堵流结构对窄通道速度场和温度场的展向影响范围为5倍半椭球长半轴范围。

关键词：窄通道, 半椭球堵流结构, 流动结构, 传热不均匀性