規則球床堆熔鹽流動壓降與對流換熱CFD模擬

潘 登余笑寒鄒 楊鄂彥志徐 博周振華何 杰（中國科學院上海應用物理研究所 嘉定園區 上海 20800）2（中國科學院大學 北京 00049）

規則球床堆熔鹽流動壓降與對流換熱CFD模擬

潘 登1，2余笑寒1鄒 楊1鄂彥志1，2徐 博1，2周振華1，2何 杰1，2
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（中國科學院上海應用物理研究所 嘉定園區 上海 201800）2（中國科學院大學 北京 100049）

球床堆復雜的幾何結構導致直接建模進行熱工水力模擬非常困難，一般使用多孔介質模型簡化處理，但多孔介質已有的壓降和對流換熱公式在熔鹽冷卻球床中的有效性仍待驗證。本文基于固態燃料熔鹽堆建立了6 cm直徑小球的規則球床模型，給定球床進口熔鹽流量和球殼發熱功率，模擬了球床內的穩態流動與換熱，計算了對應的壓降和對流換熱系數，并分別得到了球床壓降、對流換熱Nu隨球床內流動Re變化的曲線。對比發現：模擬壓降結果與已有公式差異較大，而模擬對流換熱Nu結果與已有公式的差異相對較小。結合模擬結果和已有的公式，擬合得到了修正的壓降和對流換熱Nu公式。將修正公式應用于3cm直徑規則球床中，結果表明多孔介質修正模型與直接模擬結果一致。

球床堆，熔鹽堆，計算流體動力學模擬，多孔介質

球床堆由于結構復雜不利于幾何建模，因此在計算流體動力學（Computational Fluid Dynamics，CFD）模擬中多采用多孔介質來等效球床區域［1-3］。即將多孔區域視作連續相，來求解流場和溫度場，并分別使用附加阻力壓降公式和對流換熱公式修正對應的動量和能量方程［4］。……