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CFD investigation of flow in the MATIS-H test facility

  • L. Tiborcz , S. Tóth und A. Aszódi
Veröffentlicht/Copyright: 21. August 2014
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Abstract

In this paper steps of calculations for a bare rod bundle and so-called swirl type spacer grid are showed and the effects of choice of model details are examined. The modeled pin bundle and spacer grid geometry are related to rectangular western type PWR fuel assemblies. First a CFD model has been developed for a subchannel of the MATIS-H test facility in order to carry out a mesh independence study. Based on the results a model for the half cross-section of the test bundle has been developed and calculations are carried out with different turbulence models. Translational periodicity is applied in axial direction in order to calculate a fully developed flow, which will be used as inlet boundary condition for spacer grid calculations. Results are compared with LDA (Laser Doppler Anemometry) measurements published in the frame of the OECD NEA MATIS-H benchmark. As a last step a model for rod bundle incorporating swirl type spacer grid is developed and calculations are carried out with different turbulence models using the results of the bare rod bundle simulations as inlet boundary conditions.

Kurzfassung

In diesem Beitrag werden Rechnungen zu einem Stabbündel und einem sogenannten Swirl-Abstandshalter vorgestellt. Für diese an rechteckige DWR-Brennelemente angelehnte Geometrie des Bündels werden die Einflüsse der Modellauswahl auf die Ergebnisse untersucht. Dazu wurde zuerst ein Unterkanal der MATIS-H-Versuchsanlage mit einem CFD-Modell nachgebildet und Untersuchungen zur Bestimmung einer netzunabhängigen CFD-Rechnung durchgeführt. Darauf aufbauend wurde die halbe Querschnittsfläche des Testbündels abgebildet und Rechnungen mit verschiedenen Turbulenzmodellen wurden durchgeführt. Die Ergebnisse wurden mit LDA Messungen, die im Rahmen des OECD NEA MATIS-H Benchmarks veröffentlicht wurden, verglichen. Im letzten Schritt wurde das Modell um die Abstandshalter erweitert. Mit verschiedenen Turbulenzmodellen und den Ergebnissen der ersten Rechnungen zu den Brennelementen ohne Abstandshalter als Randbedingung der Eintrittsströmung wurden weitere Rechnungen durchgeführt.

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Received: 2014-03-07
Published Online: 2014-08-21
Published in Print: 2014-08-28

© 2014, Carl Hanser Verlag, München

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