反应堆下降段几何中低普朗特数与单位普朗特数流体的直接数值模拟
流体动力学
2022-04-04 v1
摘要
在瞬态或事故工况下，浮力对非传统冷却剂（如液态金属和熔盐）低流速条件对流换热的影响，是先进反应堆的一个关键安全因素。非单位普朗特数流体独特的换热特性以及低流速混合对流现象固有的复杂性，要求发展能够适应混合对流换热中所涉不同时空尺度的新型湍流与换热模型。本工作中，针对工业界关注的中低至单位普朗特数范围，开展了低流速混合对流的直接数值模拟。分析了时均统计量、湍流普朗特数以及时间信号，以研究混合对流现象。从时均统计来看，浮力羽流改变了速度边界层以及近两壁面和通道中心线的脉动强度。浮力效应还根据普朗特数和理查森数的不同，造成了不同程度的对流换热增强与削弱。对钠混合对流工况的时间序列进行了分析，以强调过渡区低普朗特数混合对流行为。所得功率谱密度与小波谱图表明过渡区可能存在大尺度对流结构。未来工作将聚焦于在普朗特数-雷诺数-理查森数（Pr-Re-Ri）参数空间上提供更广泛的数据覆盖，以促进对混合对流更全面的剖析。
引用
@article{arxiv.2204.00430,
title = {Direct Numerical Simulation of Low and Unitary Prandtl Number Fluids in Reactor Downcomer Geometry},
author = {Cheng-Kai Tai and Tri Nguyen and Arsen S. Iskhakov and Elia Merzari and Nam Dinh and Igor A. Bolotnov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.00430},
year = {2022}
}