در فرایند تحلیل و طراحی راکتورهای هسته ای علاوه بر آنالیز نوترونیک نیاز به بررسی و آنالیز پارامترهای ترموهیدرولیکی نیز وجود دارد تا بتوان از نتایج این بررسی ها در طراحی سیستم های مدار اول و دوم استفاده کرد. قلب راکتورهای هسته ای، حرارتی را تولید می کند که ناشی از شکافت هسته ای داخل میله های سوخت می باشد. سیال خنک کننده با عبور از بین میله های سوخت، این حرارت را به خارج از قلب راکتور منتقل می کند. دسته میله های موجود در راکتورهای آبی تحت فشار علاوه بر این، شامل شبکه های نگهدارنده ای هستند که با ایجاد فاصله ی مناسب بین میله های سوخت آرایش لازم را برای دسته میله ها فراهم کرده و از ارتعاش میله های سوخت درون قلب راکتور در شرایط کاری جلوگیری می کنند. شبکه های نگه دارنده بر روی توزیع جریان سیال خنک کننده اثر گذاشته و باعث ایجاد اغتشاش می شوند. علاوه بر این به دلیل آرایش منظمی که برای قرارگیری میله های سوخت ایجاد می کنند کانالی را جهت عبور سیال خنک کننده از بین میله ها فراهم می نمایند. شبکه های نگه دارنده با قرار گرفتن در بین دسته میله های سوخت باعث کاهش سطح مقطع عبور جریان سیال شده و از اینرو باعث افزایش سرعت سیال در ورودی شبکه های نگه دارنده می شود. در این مطالعه ابتدا دسته میله ی سوختی برگرفته از ابعاد اصلی راکتور vver-440 شبیه سازی شده و پارامترهای ترموهیدرولیکی همانند ضریب انتقال حرارت، افت فشار و دمای میله ی سوخت مورد محاسبه قرار گرفت. سپس با شبیه سازی چهار شبکه ی نگه دارنده بر روی دسته میله ی سوخت، تاثیر این شبکه ها و همچنین افزایش عدد بی بعد رینولدز را در پارامترهای ترموهیدرولیکی همچون افت فشار سیال خنک کننده و ضریب انتقال حرارت میله ی سوخت تحت بررسی قرار گرفت. در مرحله ی بعد با شبیه سازی پره های مغشوش کننده ی جریان بر روی شبکه های نگه دارنده به ارزیابی اثرات آن ها در همان پارامترهای ترموهیدرولیکی پرداخته شد. نتایج نشان داد که در حالتی که از شبکه های نگه دارنده در طول دسته میله ی سوخت استفاده شد؛ ضریب انتقال حرارت در طول کانال نسبت به حالت بدون شبکه ی نگه دارنده افزایش یافت. البته با وجود این شبکه ها افت فشار نیز افزایش یافت. اما در حالتی که از پره های مغشوش کننده استفاده گردید به علت مسدود شدن سطح مقطع بیشتری از کانال و ایجاد جریان برگشتی ضریب انتقال حرارت کاهش یافت که البته افت فشار دچار افزایش چشمگیری شد. به همین خاطر است که در راکتورهای vver از پره های مغشوش کننده استفاده نمی شود.

مولد بخار در نیروگاه به عنوان رابط بین سیکل اول و ثانویه نیروگاه و مرز بین سیال آلوده به مواد رادیواکتیو و سیالی عبوری از توربین، نقش مهمی در امنیت و کارایی نیروگاه دارد. سیال خنک کننده راکتور پس ازعبور از میله های سوخت و جذب گرما، وارد دسته لوله های مولد بخار می شود. مولد بخار vver-1000 شامل حدود 10000 لوله است. سیستم آب تغذیه مولد بخار، آب را به صورت پاششی بر روی لوله ها می ریزد و این آب تغذیه با جذب گرمای لوله ها تبخیر می شود و به سمت بالا جریان می یابد. مشخصات جریان در مولد بخار هم در طرف اولیه و هم در طرف ثانویه از اهمیت بسزایی جهت نگهداری مولد بخار برخوردار است. در این پروژه طرف ثانویه مولد بخار vver-1000 که شامل یک جریان دو فازی است، به دو صورت دو بعدی و سه بعدی مدل سازی شده است و سپس جریان بخار و آب در دو مدل شبیه سازی شده است. در مدل سه بعدی به دلیل پیچیدگی هندسه مولد بخار، ساده سازی هایی در شکل مولد بخار فرض شده است برای مثال به دلیل پیچیدگی و حضور دسته لوله ها عملا شبکه بندی با در نظر گرفتن این تعداد لوله غیر ممکن است، برای حل این مشکل لوله ها به عنوان ناحیه متخلخل با یک منبع مومنتوم تعریف شده اند. در این مدل مقادیر درصد حجمی در مکان های مختلف با مقادیر آزمایشگاهی معتبر مقایسه شده است. با بررسی نتایج مشاهده می شود که به دلیل غیریکنواختی شار گرمایی انتقال داده شده از طرف اولیه به ثانویه، جریان درون مولد بخار شکل چرخشی پیدا می کند و درصد بخار در اطراف پایه داغ مولد بخار نیروگاه های هسته ایی از پایه سرد بیشتر است، همچنین تاثیر جداکننده شناور بر توزیع پارامترهای ترموهیدرولیکی بررسی شده است. در مدل دو بعدی تمام لوله های دسته لوله ها مدل سازی شده است، پس از حل عددی این مدل، توزیع سرعت بخار در مولد بخار و مکان هایی که سرعت بخار بیشتر است، مشخص شده است. در نهایت نیروی وارده از طرف بخار به دسته لوله ها در نقاط مختلف مولد بخار برآورد شده است.

افزایش انتقال حرارت همیشه یکی از مسائل مهم و مورد بحث در صنعت بوده است. این افزایش در بسیاری از پدیده های انتقال حرارتی مثل تراشه های الکترونیکی، سیستم های لیزری، نیروگاههای تولید برق، فضاپیماها، سیستم های تهویه مطبوع، ریخته گری و سایر تجهیزات صنعتی کاربرد دارد. جریان سیالات در سرمایش یا گرمایش نقش بسیار مهمی در زمینه تبادل گرما ایفا می کند. در دهه های اخیر با پیشرفت تکنولوژی روش های جدید و موثرتری مورد مطالعه قرار گرفته است. یکی از این روش ها استفاده از ذرات فلزی یا اکسیدهای فلزی است که دارای خواص حرارتی بسیار خوبی می باشند. می توان با اضافه نمودن این ذرات جامد به سیالات، خواص انتقال حرارتی آنها را بهبود داد. در این پایان نامه ضریب انتقال حرات جابجایی و افت فشار، با افزودن نانو ذرات اکسید آلومینیوم با قطر متوسط 20 نانو متر در سیال پایه آب مقطر در یک لوله عمودی با شار غیر یکنواخت (شار کسینوسی) بررسی گردید. از انجا که کار فراتر از مقیاس آزمایشگاهی انجام میگردید و تقریبا در یک مقیاس نیمه صنعتی بود و به دلیل بزرگ بودن حجم آب، که تقریبا نزدیک به 30 لیتر بود نانو سیال در 4 غلظت حجمی 0.25%، 5/0%، 1% و 5/1% تهیه گردید. آزمایشات در محدوده رینولدز 500 تا 2100، در محدوده دمایی 15 تا 40 و در فشار 1 تا 10 بار انجام گرفت. مشخص گردید که با افزایش ذرات نانو به سیال پایه، ضریب انتقال حرارت بهبود می یابد که این بهبودی با افزایش غلظت و عدد رینولدز چشمگیر تر است. بطوریکه بیشترین میزان ضریب انتقال حرارت در غلظت 5/1% و رینولدز 2079 به میزان 5/19% بود. اثر دما بر انتقال حرارت نانو سیال بررسی گردید و مشخص شد که افزایش دما باعث بهبودی انتقال حرارت می گردد که دلیل آن افزایش توربالانسی سیستم و افزایش حرکت براونی نانو سیال با افزایش دمای نانو سیال است. اثر فشار بر ضریب انتقال حرارت بررسی گردید و مشخص شد که تغییرات فشار نانو سیال، تغییر محسوسی در ضریب انتقال حرارت ایجاد نمی کند. افت فشار ناشی از افزودن نانو ذرات بر سیال پایه بررسی گردید که مشخص شد افت فشار نانو سیال نسبت به سیال پایه بیشتر است و این افت فشار با افزایش غلظت حجمی و عدد رینولدز بیشتر می شود.