铅铋介质中螺旋盘管管束三维流场数值模拟方法研究

来源：核动力工程杂志2025年第1期北京时间：

作者：殷一博, 温济铭, 田瑞峰, 高璞珍, 夏榜样, 陈冲, 张雪, 谭思超

单位：1.哈尔滨工程大学核科学与技术学院，哈尔滨，150001；2.哈尔滨工程大学黑龙江省核动力装置性能与设备重点实验室，哈尔滨，150001；3.中国核动力研究设计院先进核能技术全国重点实验室，成都，610213；

摘要：在换热器设计中，通过了解铅铋介质在管束中的旋流和涡流等三维流场特性，可以更好地预测和评估换热管设计，确保换热器的安全稳定运行。本研究基于数值模拟对温度为200℃、入口流速为0.5 m/s的铅铋介质在螺旋盘管中的漩涡脱落问题开展研究，以验证后的大涡模拟（LES）方法计算结果为标准，与不同模型进行对比，得到关于此问题的较高计算效率求解模型。结果表明，分离涡模拟（DES）剪切应力传输模型（SST） <i>k</i>-<i>ω</i>与LES模型相比具有较高的计算效率；在研究范围内螺旋盘管至少受漩涡脱落和湍流激振的影响，不同管子之间的脱落漩涡相互影响，导致升阻力频谱出现多峰特征；与直管束不同，螺旋管束下游的流动结构和速度分布都是不对称的，由于螺旋盘管升角的存在，增强了管间间隙的法向速度，且螺旋盘管的盘绕形状使横向速度分布更加不均匀。

关键词：螺旋盘管, 铅铋介质, 三维流场, 大涡模拟（LES）

基金资助：中核领创项目基金