摘要：采用非结构化多面体网格,利用商业计算流体动力学软件对4类定位格架对超临界反应堆堆芯子通道内阻力特性的影响进行数值研究。定位格架造成的压力损失主要为摩擦阻力和形状阻力,前者由格架本体长度决定,后者则与定位格架的阻塞率以及流动强化特征的结构有关。交错型叶片结构的流动强化特征由于更具流线性,因而在强化流动的同时,造成的压力损失较小。由于C类定位格架相对于标准蛋篓型定位格架所具有的流动强化优势,在超临界反应堆的设计过程中,可以将其结构作为定位格架优化设计方向加以重点考虑。

摘要：定位格架是组成燃料组件的重要部件之一,与上、下管座共同构成了整个组件的外部轮廓。为减小燃料组件吊装过程中的勾挂风险,外条带上设置导向翼已成为定位格架结构设计上的重大改进。本文主要从燃料组件在堆芯的水力学环境出发,基于定位格架在堆芯运行过程中长期承受横向水力载荷可能造成外条带变形的考虑,采用计算流体动力学(CFD)方法,研究了定位格架外条带所承受的水力作用力,并为缓解外条带的受力情况进行了研究和方案设计。研究结果表明,在外条带上开孔能有效减小两侧压差,开孔的位置向下游方向移动效果更明显,同时开孔尺寸增大也能进一步减小两侧压差;更进一步地,将开孔位置移动到刚凸处,其平衡外条带两侧压力的作用更显著,外条带刚凸的开孔设计能更大程度地缓解外条带的水力作用。这些措施将对减小由于水力学力导致的外条带变形起到积极作用,从而在换料时有望降低燃料组件吊装过程中的勾挂风险。

摘要：定位格架作为燃料组件中重要的组成部件之一,不仅在结构上固定燃料棒,而且在燃料组件内热工水力性能同样显著,特别是对工质的搅混性能直接关系到反应堆的经济性和安全性,因此有必要对燃料组件内定位格架搅混特性进行研究。本文通过粒子图像测速(PIV)技术开展了棒束通道内定位格架上下游流场的可视化研究,对比了有无格架棒束通道内流场的分布特征,定量分析了定位格架对棒束通道流场搅混的贡献。对不同流速下定位格架下游横纵速度的沿程变化特性进行研究,发现了不同流速作用下定位格架对横向、轴向速度的促进和抑制规律。另外,通过速度均方根对下游的湍流特性进行了评估。实验结果可为数值计算提供全场的数据验证,并可为定位格架设计和优化提供基础。

摘要：研究流量波动下棒束通道内定位格架下游瞬时流场演变特性对于揭示海洋条件下燃料组件内流动换热机理具有重要意义。本文应用粒子图像测速(PIV)技术获得了脉动流下棒束通道内定位格架下游时空演变流场结构,分析了脉动参数(脉动周期和脉动振幅)对定位格架下游速度分布和湍流特性的影响。结果表明,脉动流下定位格架下游时均速度与定常流动下时均速度差异较小,且基本不随脉动振幅和脉动周期变化而变化;脉动流下的定位格架下游横向速度和轴向速度均方根与定常流动下的速度均方根存在明显差异,且随脉动参数变化呈现出不同的变化趋势。本文研究结果有助于揭示燃料组件在非稳态条件下瞬态特性,并为燃料组件的设计和优化奠定基础。

摘要：定位格架是燃料组件的关键部件,不仅对燃料组件起到固定和支撑的作用,还影响着燃料组件的热工水力性能。本文采用基于欧拉-欧拉两流体六方程的伦斯勒理工学院(RPI)壁面沸腾模型,对5×5燃料棒束通道中出现过冷沸腾时的工况进行数值模拟研究,获得了棒束通道内的流场、中心棒束不同轴向高度处的周向壁面温度和空泡份额的分布情况。数值计算结果表明,棒束通道的压力损失随着搅混翼折弯角度的增大而增大;当搅混翼折弯角度为30°时,空泡份额相对较少,在定位格架的下游中心棒束温度峰值相对较低。

摘要：针对新型定位格架夹持结构及其疲劳问题,利用有限元分析手段评估其运行条件下的应力状态,并开展弹簧疲劳特性实验,分析疲劳失效特性及裂纹萌生位置。结果表明,该夹持结构的弹簧疲劳失效大致经历载荷降低与快速失效等阶段;由于弹簧支撑腿的作用,失效后弹簧依然维持一定的载荷,约为名义载荷的0.42倍;同时,弹簧结构的疲劳与裂纹萌生位置不仅与应力值有关,还受载荷传递关系的影响。有限元数值模拟可以作为定位格架夹持结构设计与优化的有效辅助手段,并可初步判断其疲劳失效的位置。

摘要：在两流体模型中,表征两相间界面传递项的界面浓度是非常重要的参数之一。本文开发了含定位格架的棒束通道内泡状流条件下一维界面浓度输运方程,包含对方程中的源项和汇项,即气泡聚合项和气泡破裂项,并进行建模。基于四探头电导探针测量系统对5×5棒束通道开展了空气-水两相空泡特性实验研究,获得了不同工况条件下界面浓度沿轴向方向的实验数据。通过与实验数据对比,新开发的界面浓度输运模型能够对界面浓度进行很好地预测,相对误差为±16.9%。

摘要：双弹簧是燃料组件定位格架的重要零件，根据双弹簧成形工艺和毛坯尺寸的分析计算，确定了两种工艺和排样设计。同时设计了一付双弹簧斜楔滑块打弯成形级进模。经试冲表明，采用新的成形级进模生产的产品，其各项成形指标均达到技术要求。

摘要：采用数值方法对5×5定位格架棒束通道的阻力特性进行研究。采用常用的减小弹簧、刚凸高度,使其与燃料棒间留有微小间隙的方式对格架进行几何建模,发现计算得到局部阻力系数明显小于实验值,分析原因并参考面接触的思路,提出改进的格架几何模型,并采用不同湍流模型进行数值模拟,得出SST模型计算的结果与试验值符合很好。利用改进的模型研究搅混翼及其他部件的阻力特性,发现搅混翼在格架局部阻力系数中所占的比重很小,但其引发的横向流使格架下游的摩擦阻力增加。

摘要：燃料组件定位格架作为反应堆堆芯的重要部件,其动态屈曲行为直接关系着反应堆结构的安全。本文建立了燃料组件定位格架多次重复冲击仿真分析方法,对比了单次简单冲击仿真、多次重复冲击仿真结果与试验结果的差异,讨论了仿真分析方法对格架冲击动态屈曲行为的影响。研究发现:多次重复冲击仿真分析方法能够模拟试验重复冲击的累积变形过程,其仿真结果与试验结果吻合更好;多次重复冲击仿真和试验的冲击力-冲击初速度曲线在屈曲点附近形成屈服平台,屈服平台内回弹系数和冲击动刚度维持稳定,屈服平台后冲击力快速下降,同时回弹速度与回弹系数剧烈变化,单次简单冲击仿真的冲击力和回弹速度在屈曲点后维持稳定并缓慢增长;屈曲前,冲击加速度时程曲线具有近似对称特征,随着冲击初速度的增加,冲击回弹阶段出现“拖尾”,加速度曲线对称性破坏;多次重复冲击仿真和试验的格架屈曲变形表现为以底部横向剪切变形为主的一阶屈曲破坏,单次简单冲击仿真无法准确预测屈曲形态。本文提出的多次重复冲击仿真分析方法能建立更准确的分析模型,并更准确地揭示定位格架屈曲试验中的动态力学行为。