为开发以高精两流体模型为理论基础框架的先进热工分析程序,并应用于核反应堆堆芯热工设计和安全分析,需封闭 两流体模型两相相间和子通道间的质量、动量和能量输运源 项。本研究基于实验现象和理论分析,在透彻认识燃料棒束 通道两相界面与湍流交混行为特性的基础上,阐明了气泡聚 并、破碎等相互作用和子通道两相交混机制,完善了界面面 积浓度源项模型、两相交混模型和界面输运方程。 开发了气泡界面浓度输运源项模型,包括随机碰撞和尾翼夹 带引起的气泡聚合模型、湍动涡旋引起的气泡破碎模型、核 化相变、界面传热冷凝和惯性湮灭引起的界面面积变化模 型;通过程序结合界面浓度实验数据对所得到的 1D 界面浓 度输运方程进行了验证,界面面积浓度输运方程在绝热工况 和加热工况条件下均能较好的预测对应工况的界面面积浓 度轴向特性,界面面积浓度最大相对误差分别为 15.2%和 22.4%,满足指标要求的界面面积浓度相对误差(实验室值) ≤25%。 开发了以节径比和雷诺数相结合的单相湍流交混模型,模型 适用于不同子通道形状的单相湍流交混预测,预测结果的最 大相对误差 20.1%;构建了基于等体积交换模型的两相交混 模型,两相交混系数的两相乘子采用空泡局部分布模型和空 泡的分段函数预测两相湍流交混和空泡漂移导致的子通道 交混驱动的综合效应,两相湍流交混系数预测结果的最大相 对误差 38.9 %,满足指标要求的预测交混系数相对误差< 第3页/共75页40%。