مدل سازی و تحلیل عددی جریان در بستر‌های پر شده از گوی برای خنک سازی قلب راکتور گداخت

Abstract

یکی از چالش های مهم در راکتورهای گداخت هسته‌ای برداشت حرارت به کمک کانال‌های انتقال حرارت تعبیه شده می‌باشد. این موضوع سبب گردیده تا از روش‌های مختلفی جهت بهبود خنک‌سازی راکتور استفاده شود. یکی از روش‌های مورد مطالعه در این بخش، استفاده از مغشوش‌کردن هر چه بیشتر میدان جریان به کمک کانال پر شده از گوی می‌باشد. در کار حاضر شبیه‌سازی و تحلیل عددی انتقال حرارت در کانال‌های پر شده از گوی، به عنوان راه حلی برای بالا بردن میزان ضریب انتقال حرارت، با استفاده از کد عددی در دسترس مورد بررسی قرار گرفته است. گوی‌های موجود در کانال به صورت یک جسم پیوسته‌ی متخلخل فرض شده و ضرایب مربوط به جسم متخلخل با استفاده از معادلات اِرگون و معادلات بقای مومنتوم حاکم بر جسم متخلخل برای آرایش‌های مختلف گوی‌ها در کانال، بدست آمده است. اثر دیواره در شبیه‌سازی جسم متخلخل بکمک مدلی اصلاحی برای مدل آشفتگی ϵk- در نظر گرفته شده است. مشاهده گردید که شبیه‌سازی عددی به کمک جسم متخلخل در مقایسه با کارهای عددی مرسوم که نیاز به تولید شبکه نامنظم و در عین حال تعداد سلول محاسباتی بالا دارند، می‌تواند با دقت مناسبی پارامترهای مختلف میدان جریان، اعم از افت فشار و ضریب انتقال حرارت را برای آرایش‌های مختلف گوی در داخل کانال محاسبه نماید. همچنین مشاهده گردید با کاهش میزان تخلخل گوی‌های موجود در لوله مقدار افت فشار و ضریب انتقال حرارت افزایش پیدا خواهد کرد.