两相自然循环流量漂移的分岔研究

本文基于分岔理论及DERPAR数值算法,运用均相模型计算得出典型沸腾两相自然循环系统的静态分岔解图。讨论了系统压力、欠热度、阻力等参数对运行稳定性及输热能力限的影响。通过采用不同冷凝器模型,研究了冷凝模型与参数对流量漂移特性的影响。并将结果与漂移模型计算结果进行比较,结果可为两相自然循环回路设计、运行提供参考。     

两相自然循环系统静态流量漂移及其实验验证

本文基于均相模型,运用非线性分岔理论,计算预测了两相自然循环系统静态分岔(流量漂移)解图。定义了对应系统静态分岔点的理论最大输热能力限,讨论了实际流量漂移发生点。同时分析了系统的迟滞效应及系统压力、入口阻力等对分岔解图的影响。首次用针对性实验验证了两相自然循环静态分岔及其迟滞现象;对有关参数效应亦进行了实验验证研究。     

太阳能热气流电站系统研究

由于现有模型不足以准确描述太阳能热气流发电系统的物理机制,本文提出一个更完善的数学模型去分析太阳能热气流电站系统的相对压力分布和系统抽力．模型中考虑了太阳辐射和系统尺寸参数对系统相对压力和系统抽力的影响。以西班牙试验电站为例进行数值模拟,探索系统尺寸参数和太阳辐射对系统相对压力和系统抽力的影响。数值计算结果与理论分析具有良好的一致性．     

Block模型与数值模拟法预测室内温度分布

本文采用Block模型对一室内的热环境进行理论计算,在垂直方向上空间被划分为五个区域,建立风量与热平衡方程进行计算,由此可以得到由于自然对流作用而产生的沿壁面上升或下降的气流以及室内垂直温度分布.此外,本文还利用商用软件Airpak以实测壁面温度作为第一类边界条件对室内的热环境进行了数值模拟,分析了室内垂直方向的温度分布,并采用国外实验数据进行验证.结果表明,两种方法得到的结果与实验测试结果基本一致.     

基于RELAP5的池式研究堆自然循环瞬态计算

反应堆的自然循环能力是其固有安全性的一项重要特征参数,利用RELAP5/Mod 3.4程序计算了JRR-3M池式研究堆在无应急冷却系统和有应急冷却系统条件下失去场外电源的事故工况,分析了冷却剂流动方向反转过程中的瞬态自然循环能力,并得到了最大自然循环载热能力。计算结果表明:应急冷却系统的投入明显地降低了燃料和冷却剂的温度,提高了反应堆的安全性;当衰变功率降低至590 kW时关闭辅助泵,利用自然循环能力可使反应堆达到安全状态。通过此研究堆的自然循环能力计算,验证了计算模型、计算方法的可行性,可进一步应用于此类型的研究堆。     

自然循环蒸汽发生器倒U型管内单相水流动及传热特性分析

本文以模拟压水反应堆一回路系统在自然循环条件下运行时的蒸汽发生器为对象,提出了分析蒸汽发生器并联倒U型管内单相水的流动及传热流特性的数学模型及相应的数值计算方法,计算结果表明,在一定的回路系统自然循环流动条件下,并联倒U型管内会同时发生正流和倒流。并发现,蒸汽发生器倒U型管内的倒流对一回路系统的自然循环流量有重要影响。     

轨道抽样法研究非马尔科夫热激活过程

本文基于四维相空间拓展,提出了求解简谐有色噪声驱动下含记忆阻尼的非马尔科夫Langevin方程的轨道抽样——蒙特卡罗方法。计算了晶体缺陷翻越势垒的热激活过程的逃逸速率。为得到平稳的无规力关联函数,导出了以往忽视的有色噪声的初始分布。数值模拟结果较好地显示出理论所预期的随机共振现象。     

失谐对开放的四能级系统无粒子数反转激光的影响

提出开放的四能级双驱动场无反转激光系统的理论模型,由电偶极和旋转波近似得到其密度矩阵方程,讨论无反转激光产生的物理机制,利用数值计算结果分析探测场和驱动场失谐对系统无反转激光增益和粒子数差的影响.     

海洋条件下自然循环铅铋反应堆偏环运行特性分析

基于二次开发RELAP5/MOD3.1程序,分析了典型海洋条件下的10 MW自然循环铅铋反应堆偏环运行特性。分析结果表明:反应堆在倾斜条件下偏环运行时,其系统参数对倾角变化敏感性较弱;起伏条件下,偏环运行导致流量的波动幅度降低为9%,出口温度降低约16 K。起伏幅度越大、流量波动越剧烈;起伏周期越大、流量震荡越明显,但影响效果也在减弱;摇摆条件下,堆芯流量、出口温度降低,反应堆引入更高的安全裕量;摇摆幅度越大、摇摆周期越小,流量波动幅度越大,且堆芯出口温度对周期变化敏感性明显高于摇摆幅度变化。     

受简谐激励载流导线的三次超谐共振

研究受简谐激励的二长直电流间载流导线的三次超谐共振问题,应用动力学方法建立载流导线受外部激励和安培力的Duffing方程.根据非线性振动的多尺度解法,得到系统满足三次超谐共振情况的一次近似解以及对应的定常解,并对其进行数值计算.分析直流、交流、调谐值、张力、激励等对系统的影响.     

不可逆量子自旋布雷顿制冷机最优性能

本文建立了以无相互作用1/2自旋系统为工质的不可逆量子布雷顿制冷循环模型,循环由两个等磁场过程和两个不可逆绝热过程组成。模型考虑了热阻、内摩擦、旁通热漏三种不可逆损失。应用有限时间热力学理论、量子主方程和量子半群方法,本文导出了该制冷机的循环周期、制冷率和制冷系数。应用数值计算和图例,给出了量子布雷顿制冷机的制冷率和制冷系数最优性能,并分析了量子摩擦和旁通热漏对其最优性能的影响。     

新型热驱动斯特林冷电联产系统数值模拟研究

为解决现有热驱动斯特林冷电联产系统存在的系统性能对直线电机参数敏感性高、匹配难度大的问题,创新性地提出一种热驱动斯特林冷电联产装置,即采用声学谐振管和旁接直线电机实现自由活塞斯特林发动机和自由活塞斯特林制冷机之间的阻抗匹配、声功分配和传递。基于热声理论和商业计算软件Sage对系统进行理论分析和数值模拟,考察了发动机加热温度、制冷机制冷温度和平均压力等对系统性能的影响规律。计算结果表明：在平均压力5 MPa,加热温度833 K时,该热驱动斯特林冷电联产系统在制冷温度110 K下,能获得1000 W制冷量和800W电功,整机效率达29.4%。发动机、制冷机和直线电机能实现较好的功率匹配,电机输出电功的变化对系统热效率影响较小。     

高温超导体磁通跳跃数值模拟

文中基于超导磁通动力学理论,考虑电磁力与热激活对磁通运动的影响,基本物理模型由等效电阻率随超导体温度和磁场变化的磁通扩散方程,以及比热随超导体温度变化的热传导方程组成。在此基础上,用差分法数值求解了这一复杂非线性系统的磁热耦合控制方程,得到了与实验观测结果基本一致的数值模拟结果。结果还表明：外加磁场变化速度、超导体初始温度以及超导尺寸对于磁通跳跃均产生明显的影响。     

低温直立管道中两相自然循环流动过程的数值计算

由于低温系统中直立管中喷泉现象对系统的危害有两点 :一是水锤冲击 ,二是系统卸压影响。文中建立了低温直立管两相自然循环流动模型 ,并且对喷泉过程进行数值仿真计算 ,给出汽弹的大小和汽弹涌出管段破灭的时间间隔。数值计算结果为分析低温输液系统安全性提供基础     

矩形管道载氚热磁流体输运特性的数值模拟研究

聚变堆液态金属包层矩形管道中的氚输运过程与磁流体动力学(MHD)流动传热过程耦合在一起，形成了复杂的载氚热磁流体输运特性。基于开发的MHD流动与传热数值模拟程序对矩形管道中液态金属MHD流动传热特性及其氚输运的影响进行了数值模拟。该程序首先求解了动量守恒方程，并与理论解进行了对比验证，然后与能量守恒方程耦合求解，得到了温度影响下矩形管道中的液态金属流场分布，在此基础上对强磁场高核热梯度影响下的氚浓度分布进行了数值模拟，得到了氚浓度在管道中的分布特性。结果显示，液态金属在矩形管道中的流动传热对氚输运过程产生了显著影响。     

Czochralski晶体生长中非定常热对流过程的数值模拟

本文应用有限控制体算法,采用中心差分格式处理具有Boussinesq近似的N-S方程的对流和扩散通量项,计算了无坩埚和籽晶旋转情况下CZ晶体生长中熔体的非定常自然对流。数值计算的结果得到了某些典型时刻的流场结构和温度分布情况。结合计算得到的CZ熔体总动能和总热能随时间变化的规律,分析了流场和温度场的不稳定变化过程。此外,计算结果还给出了在非稳定热对流影响下的晶-液界面热通量的变化。非定常计算的结果对于研究自然对流和CZ单晶生长,具有理论和实际意义。 关键词：     

封闭方腔热磁对流强化换热的实验研究

自然对流是由非保守体积力驱动的流体流动,这种体积力可以是重力、离心力以及电磁场力等;通过外加梯度磁场来影响流体的流动,产生强化换热效果的方法是一种新型的强化技术．本文利用永磁体产生0．3 g左右的加速度,采用马赫干涉仪对封闭方腔内空气的热磁对流的强化换热现象进行了实验研究,得到了温度场的干涉图像,并与理论模拟结果进行了比较,发现磁场对空气的自然对流换热有一定的强化作用．     

基于速度源修正的浸入边界-晶格玻尔兹曼法研究仿生微流体驱动模型

浸入边界—晶格波尔兹曼法在流固耦合等复杂的流体系统中得到广泛的应用.本文采用基于速度源修正的浸入边界—晶格玻尔兹曼法,建立了仿生微流体驱动模型,创新性地将波动弹性体的速度引入晶格玻尔兹曼方程,避免了传统浸入边界—晶格玻尔兹曼法中浸入边界速度-结构变形-力之间的转换,提高了计算效率和准确率.研究了行波波动细丝对流场内流动速度和压力的影响,重点分析了驱动模型各项参数对微流体的驱动效果.研究结果表明:细丝长度、频率、振幅的增加引起出口处流量的增加;波长、流体粘滞系数以及细丝位置与出口处流量呈复杂的非线性关系.     

基于定流量和定功率方法的火电机组节能分析

本文通过对回热加热器直接建立热量和质量平衡矩阵方程,简捷方便地建立了全面性热力系统的定流量矩阵方程。经过严格的数学推导,首次由定流量矩阵方程得出定功率矩阵方程,证明了两者之间的必然联系。并应用定流量矩阵方程、定流量等效焓降、定功率矩阵方程和热耗变换系数这四种方法分析辅助汽水回收、余热利用等节能手段对热力系统热经济性的影响,通过精确计算,论证这四种方法的一致性和准确性。     

二维方腔内对流换热的场协同分析

通过对协同方程的求解,得到在二维方腔内换热效果最优的流场形态随粘性阻力的增加而转变的现象。本文利用附加体积力和挡板的手段,用数值方法再现了粘性耗散不同时最优流场的几种流动形态。不同工况下的数值结果证实了换热效果较好的流动形态会随着粘性阻力的增加而发生转变的观象。最后,讨论了挡板热导率等参数对换热效果的影响。