球床式高温堆堆芯气固两相流耦合模拟研究

针对球床式高温气冷堆球床堆芯稠密气固两相流的热工问题,本文应用计算流体力学耦合离散单元方法进行了建模与分析.应用离散单元方法,模拟了球床堆芯 420000 个燃料球体在重力驱动下的随机堆积过程,分析了堆积密度的空间分布.应用计算流体力学耦合离散单元方法,结合经验关系式及物性参数模型,建立了高温堆球床堆芯的三维耦合模型,实现了球床式高温气冷堆平衡堆稳态工况模拟.通过球床式高温气冷堆全堆芯流-固-热耦合模拟计算,分析了堆芯的热工特性,得到了氦气温度、球体表面温度等重要热工参数的分布.对比分析了THERMIX与计算流体力学耦合离散单元方法不同模型的堆芯出口中心温度;曳力模型的选取对于球床压降计算结果有影响.结果表明:基于三维CFD-DEM框架的多物理场耦合模拟结果与已有的系统分析软件结果基本一致.该研究可为后续高温堆热工设计和分析软件开发提供思路.