摘要：铬(Cr)涂层锆合金包壳是最有前途的耐事故燃料(ATF)的新型包覆材料之一,对其表面的气泡动力学进行研究有助于评估是否具有更好的传热性能。在常压下的Cr涂层锆合金包壳池式沸腾实验装置中对不同工艺方法下制备的Cr涂层锆合金包壳进行实验,研究了粗糙度等表面状态对气泡产生、长大以及脱离等气泡行为的影响。结果表明,气泡接触角与Cr涂层表面粗糙度有关,粗糙度越大,表面气泡接触角越小;不同涂层工艺下制备的4种Cr涂层锆合金包壳样件表面的气泡脱离直径范围为1.256~1.446 mm,气泡脱离频率范围为29.99~50.97 Hz;气泡脱离直径与粗糙度呈负相关,脱离频率与粗糙度呈正相关;气泡脱离直径预测模型与实验数据之间的偏差为±6%,脱离频率预测模型与实验数据之间的偏差为±3%。

摘要：铬(Cr)涂层锆合金包壳被认为是最有前途的耐事故燃料(ATF)包壳材料之一,这种材料的表面状态对传热性能的影响程度将极大地影响着涂层锆包壳的工艺优化方向。本文在常压下的Cr涂层锆合金包壳池式沸腾实验装置中对不同工艺方法下制备的Cr涂层锆合金包壳进行实验,研究了粗糙度等表面状态对传热的影响规律及其机制。结果表明,表面粗糙度的提高能降低汽化核心产生的条件,在相同壁面过热度下可显著强化传热。在本文研究参数范围内,随着传热表面粗糙度的提高,临界热流密度(CHF)相应地呈上升趋势,增加表面粗糙度能有效提高CHF值。在此基础上,本文还建立了粗糙度对传热系数影响的预测关系式。

摘要：为掌握全长范围内的燃料棒振动响应特性,以用于燃料棒微动磨损寿命分析,本研究运用计算流体动力学(CFD)方法,对燃料组件典型栅元的湍流激振进行数值模拟分析,并通过棒表面的瞬态脉动压力分布开展不同夹持力下的单棒瞬态动力学分析。研究表明:格架上游的截面平均湍动能约为0.1 m^(2)/s^(2),格架临近出口位置湍动能达到峰值的0.65 m^(2)/s^(2),格架的存在显著增强了流场的湍流强度,这是造成燃料棒湍流激振的主要原因;通过瞬态动力学分析确定了均方根振幅最大的定位格架位置,并建立了该格架的均方根振幅和振动速度随夹持力变化的关联式。本研究将为后续微动磨损理论计算及实验验证奠定基础。