流道结构对超临界二氧化碳传热特性的影响研究

摘要：

超临界二氧化碳(SCO2)作为一种极具应用前景的能量传递与转换工质,在工业发电领域得到了越来越广泛的应用,而深入理解SCO2的变物性流动与传热特性至关重要.目前国内外对SCO2的传热研究集中在圆管等简单通道,缺少流道结构对传热特性的影响研究.本文应用OpenFOAM大涡模拟对圆管、环形通道和棒束子通道内SCO2的流动与传热特性进行计算分析,研究流道几何结构对壁面温度、截面速度分布以及湍流统计变量的影响,并以数值计算结果评估典型SCO2传热关系式的适用性.研究表明,在相同的计算工况下,子通道的传热性能优于圆管和环形通道,这主要是由于子通道内存在冷却剂的横向流动与交混所致.在所选取的6种传热关系式中,Dittus-Boelter公式不能准确预测SCO2的努塞尔数,而Kim关系式对3种通道的努塞尔数都具有较高的预测精度.

关键词：超临界二氧化碳、传热特性、流道结构、大涡模拟

所属期刊栏目：57

分类号：TL334;TK124(核反应堆工程)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;中央高校基本科研业务基金项目

在线出版日期：2023-10-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1771-1781