CFD simulation of nuclear reactor fuel spacer element
- Global styles
- Apa
- Bibtex
- Chicago Fullnote
- Help
Abstract
Hafif su tipi nükleer reaktör (HSR) yakıt tertibatları kare halindeki çubuk demetleri, ve eksenel olarak yerleştirilmiş sabitleme elemanlarından oluşur. Sabitleme elemanları birincil olarak yakıt tertibatına, akış karşısında yapısal kararlılık sağlarlar. Birçok farklı çeşidi bulunan sabitleme elemanları akışkan dinamikleri ve ısı iletimini de etkiler. Mevcut çalışma sabitleme elemanının yakıt demetindeki akış dinamiği ve ısı iletimine etkisini araştırmayı hedeflemekte ve iki bölümden oluşmaktadır. İlk bölümde, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) kullanarak sabitleme elemanlarının yakıt tertibatlarındaki tek fazlı akışın basınç kaybı, yanal ve eksenel değişimi, ve türbülans davranışı üzerine çalışılmıştır. Ticari HAD aracı olarak FLUENT yazılımı kullanılmıştır. Çalışmada sabitleme elemanı tiplerinden olan ızgara ve halka/farol kullanılmıştır. Yüksek hesaplama yükü ve geometrik karışıklıktan kurtulmak için, orjinal yakıt tertibatı, eksenel yönde yerleştirilmiş 8x8 ızgara veya farol tipi sabitleme elemanları, basit tek alt-kanala indirgenmiştir. Bu iki tip sabitleme elemanının bulunduğu akış özelliklerini belirlemek için k-?, k-? ve RSM türbülans modelleri kullanılmıştır. İkinci bölümde, alternatif olarak, sabitleme elemanı davranışını modellemek için gözenekli ortam yaklaşımı, türbülant kinetik enerji ve dağılma oranı kaynak unsurları boş çeyrek alt-kanala uygulanmıştır. Birinci ve ikinci bölümde elde edilen sonuçlar kendi aralarında ve deneysel verileri de içeren yayınlanmış bilimsel çalışmalarla karşılaştırılmıştır. Fuel assemblies of LWR type nuclear reactors consist of rod bundles, arranged in a square array, and axially located spacer grids. Primarily, a spacer provides structural stability for the fuel assemblies against coolant flow. Many different types of spacer designs are present and these spacers affect fluid dynamics and heat transfer. The present study aims to investigate spacer effects on fluid dynamics and heat transfer in fuel bundles, and consists of two parts. In the first part, spacer effect on single-phase flow pressure drop, lateral and axial flow variation, and turbulence behaviour of a fuel assembly has been studied using computational fluid dynamics (CFD). FLUENT, as a commercial software was used as a CFD tool. Grid and ferrule, as the two types of spacer grids were used in the analysis. The original fuel assembly including seven axially located 8x8 grid or ferrule type spacer is reduced to a managable subchannel to get rid of high computational cost and geometric complexity. Turbulent models of k-?, k-?, and Reynolds Stress Model were employed to characterize the flow. In the second part, alternatively, spacer behaviour was modeled by applying porous media approach, by introducing turbulent kinetic energy, and its dissipation rate source terms to flow over a bare rod subchannel. Results obtained from the first and second parts were compared with each other and with the published scientific papers including experimental data.
Collections