高温气冷堆石墨散体结构中窄缝旁流的建模与分析

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51406102
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0603.传热传质学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

The reactor core of the high temperature gas-cooled reactor (HTGR) is the loose structure of many graphite blocks. Among the graphite blocks are kinds of narrow gaps where the dense helium flow over and become the bypass flows in the reactor core. The existence of the bypass flows in gaps indeed affects the flow and temperature distributions in the reactor core, which is crucial to the reactor safety. Large amount of gaps are in small sizes and interconnected with complicated shapes, so that the flow types in the gaps as well as the flow distributions are not well understood. In our project, molecular dynamic method was adopted to investigate the wall effect of dense gas in order to summarize the flow boundary model for the computational fluid dynamic (CFD) simulations. With proper selection of gaps or gap networks, the inlet and outlet boundary conditions of their CFD models were employed to study the resistance performances of the dense gas flows in complex gaps with various sizes, in order to get the equivalent flow network models. With the combination of all the flow networks of gap bypass flows and the flow network of main flow through the pebble bed, the flow network of the reactor core was completed and detailed. Coupled with neutron kinetics and solid heat transfer calculations, the gap flow distributions were predicted in accuracy and the effect on multiple physics could be analyzed. Based on the complete flow network of the reactor core, the distributions and contributions of gap bypass flows to the total flow were analyzed to further developing the design and analyses of the HTGR.
高温气冷堆的堆芯是由大量石墨块堆叠而成的散体结构,稠密氦气流经石墨块间的窄缝,形成堆芯旁流,会改变堆芯的流量与温度分布,影响反应堆运行安全。窄缝的尺度小、数量多、结构与连通关系复杂,窄缝内的流动特性以及窄缝旁流的分布规律至今还不明确,需要深入研究。本项目采用分子动力学方法研究稠密气体的壁面效应,提炼的壁面模型可用于窄缝流的计算流体力学(CFD)建模计算;通过合理划分窄缝网络明确其CFD模型的进出口边界条件,进而研究不同尺度、复杂结构窄缝流的流动特性,并合理等效为流体网络模型;将所有窄缝的旁流流体网络与球床等主流通道的流体网络合并,建立完整而详尽的堆芯流体网络模型,并耦合中子动力学、固体传热等模型,可以实现窄缝旁流分布的准确预测及其对堆芯多物理场的影响分析,明确窄缝旁流的分布规律以及关键的窄缝旁流位置,从而促进高温气冷堆的深化设计与研究。

结项摘要

高温气冷堆的堆芯是由大量石墨块堆叠而成的散体结构,稠密氦气流经石墨块间的窄缝,形成堆芯旁流,会改变堆芯的流量与温度分布,影响反应堆运行安全。窄缝的尺度小、数量多、结构与连通关系复杂,窄缝内的流动特性以及窄缝旁流的分布规律至今还不明确,需要深入研究。本项目采用分子动力学方法建立了稠密氦气在石墨壁面间导热的分子模型,研究了气体分子在石墨壁面的能量交换情况并计算了热协调系数,其温度跳跃等壁面效应影响范围有限,在反应堆中毫米量级窄缝旁流通道中无影响;研究了稠密氦气在毫米量级石墨窄缝中的流动问题,通过深入的计算流体力学(CFD)建模分析并与实验结果对比,明确了边界层网格划分原则以及相关湍流模型的适用性,RNG k-ε模型结合增强壁面处理以及SST k-ω模型均能将压降计算误差控制在10%以内;研究了侧反射层竖缝旁流问题,分别建立其流体网络模型以及CFD模型,明确了堆芯不同高度球床与竖缝间的横向流动方向与流量大小,堆芯上部由窄缝流向球床,下部由球床流向堆芯,堆芯上部的结构对堆芯主要部分的旁流影响很小,旁流比例主要受竖缝尺寸大小影响,当竖缝尺寸在堆芯高度一致为1.6mm时,堆芯底部的旁流比例约为2%,随着竖缝尺寸的增大,旁流比例增高;针对高温气冷堆的堆芯结构进行了详细的流道分析,明确了主要的窄缝旁流通道及其连通关系,对局部窄缝开展CFD建模并获取其阻力特性,通过合理划分与等效,形成了节点数为6000的完整旁流流体网络模型,进一步与球床等主流通道的流体网络合并,并耦合中子动力学、固体传热等模型,实现了对不同反应堆运行状态下窄缝旁流分布的预测及其对堆芯多物理场的影响分析,总旁流比例在反应堆运行初期时约为5.74%,运行末期时为8.89%。本项目从基础研究出发,不仅揭示了复杂反应堆堆芯结构中的旁流分布规律,丰富了研究手段,加深了对高温气冷堆运行时热工流体状态的理解,也为推动高温气冷堆的工程实现、安全审评提供了有力支撑。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(9)
专利数量(0)
Bypass flow in small absorber sphere channels of the high-temperature gas-cooled reactor pebble-bed module
高温气冷堆球床模块小吸收球通道内的旁路流动
  • DOI:
    10.1177/1757482x17748785
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Computational Multiphase Flows
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liu Ziping;Li Zeguang;Sun Jun
  • 通讯作者:
    Sun Jun
Air ingress analysis of chimney effect in the 200 MWe pebble-bed modular high temperature gas-cooled reactor
200 MWe球床模块化高温气冷堆烟囱效应进风分析
  • DOI:
    10.1016/j.anucene.2017.03.041
  • 发表时间:
    2017-08-01
  • 期刊:
    ANNALS OF NUCLEAR ENERGY
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Chen Zhipeng;Chen Xiaoming;Zhang Zuoyi
  • 通讯作者:
    Zhang Zuoyi
The influence of nuclear graphite oxidation on air ingress accident of HTR-PM
核石墨氧化对高温气冷堆进气事故的影响
  • DOI:
    10.1016/j.anucene.2017.08.028
  • 发表时间:
    2017-12
  • 期刊:
    ANNALS OF NUCLEAR ENERGY
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Xu Wei;Sun Jun;Zheng Yanhua;Shi Lei
  • 通讯作者:
    Shi Lei
高温气冷堆反射层竖向窄缝中的旁流研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    工程热物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈志鹏;孙喜明;孙俊
  • 通讯作者:
    孙俊
高温气冷堆堆芯球床的流动与换热分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    工程热物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    彭浩然;孙俊
  • 通讯作者:
    孙俊

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

基于QPSO的模糊分类系统优化设计
  • DOI:
    10.13873/j.1000-9787(2017)10-0089-03
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    传感器与微系统
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    诸云晖;孙俊
  • 通讯作者:
    孙俊
武夷山不同海拔梯度黄山松叶片养分含量及其再吸收效率
  • DOI:
    10.13610/j.cnki.1672-352x.20170524.024
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    安徽农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑媛;郭英荣;王满堂;李曼;范瑞瑞;孙俊;杨福春;钟全林;程栋梁
  • 通讯作者:
    程栋梁
Response to ldquo;comment on real-time observation on dynamic growth/dissolution of conductive filaments in oxide-electrolyte-based ReRAM
响应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Advanced Materials
  • 影响因子:
    29.4
  • 作者:
    孙俊;吕杭炳;龙世兵;李泠;尹奎波;万能;李颖涛;孙立涛;刘明
  • 通讯作者:
    刘明
基于多信息融合的番茄冠层水分诊断
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    农业工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高洪燕;毛罕平;张晓东;孙俊
  • 通讯作者:
    孙俊
地理学学科研究的科学社会学视角——重新审视约翰斯顿《地理学与地理学家》一书
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    人文地理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙俊;潘玉君;张谦舵
  • 通讯作者:
    张谦舵

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码