水平管内流动蒸发数值模拟及可视化研究

为了研究管内流动蒸发的性能,利用FLUENT对外径为7 mm光管内的流动蒸发过程进行了数值模拟,同时对外径为7 mm的光管和微肋管内的蒸发过程进行了可视化实验.所用工质为R22,实验工况为:质量流速220 kg/(m2s),7℃蒸发温度,15%～20%的入口干度,5～6℃的出口过热度,数值模拟和实验中均观测了流动蒸发中的旋流和脉冲喷射,分析了旋流及脉冲对换热等的影响.     

LOFT试验的最佳估算模拟及认证评价模型的热工安全裕量影响分析

本文针对LOFTL2-5整体试验,用先进热工水力程序RELAP5/MOD3对其进行最佳估算模拟,分析验证了程序预测事故过程的能力;同时按照美国核管会10CFR50.46附录K的认证评价模型要求修改RELAP5/MOD3相关模型并进行模拟计算,通过对比程序修改前后对于预测值保守性的影响,分析了保守计算的PGT安全裕量,其结果可为验证并开发认证级LOCA安全分析工具提供参考.     

水平微肋管内蒸发及冷凝换热性能研究

为了研究微肋管结构尺寸及工况等对管内流动蒸发及冷凝性能的影响,对3根管外径为9．52 mm和2根外径为7 mm的微肋管进行了蒸发及冷凝实验,所用工质为R22．所选工况为,45℃冷凝温度,30-45℃的入口过热度, 2℃的出口过冷度,7℃蒸发温度,15％-20％的入口干度,5-6℃的出口过热度,实验中质量流速变化范围为90-500 kgm-2s-1。获得了换热性能随质量流速的变化,讨论了微肋结构尺寸对蒸发换热和冷凝换热性能的影响。     

并联螺旋蒸发管内汽液两相流动不稳定性的模化试验研究

本文使用积分方程无因次分析方法首次推导得到了进行汽液两相流动不稳定性模化试验研究所要求的相似准则；在相似理论指导下，使用氟里昂作介质，对并联螺旋蒸发管内汽液两相流动不稳定性进行了实验，得到了描述不稳定性发生界限的经验关系式；进而将氟里昂的模化试验结果转换成高压水的数据，并用苏联蒸汽锅炉水力计算标准方法进行了校验。     

垂直U形管内汽液两相不稳定流动及传热的实验研究

本文从工程应用的需要出发,对垂直U形管内汽液两相不稳定流动的发生规律及其对传热的影响进行了实验研究. 一、实验装置及实验方法 实验装置系统见图1.实验以氟里昂12作工质,以便进行模拟实验和可视化观察.实验回路使用大旁路系统模拟并联管路,以保证实验段进     

并联管内两相流密度波脉动线性均相模型

两相流不稳定性理论分析方法可以分为两大类:一类是数值解析法,另一类是近似分析法。数值分析法已经有很多学者进行了大量研究,而近似分析法研究相对少一些。本文提出了描述并联沸腾管内两相流密度波型脉动的线性均相模型。根据线性均相模型运用系统控制原理的方法导出了描述系统稳定性的无因次参数ε。运用参数ε判断系统的稳定性,计算值和实验值基本吻合。     

圆管层流入口段数值模拟的差分格式与出口边界条件研究

通过数值模拟,分析了Re≥1000时,圆管层流入口段流场计算中采用一阶差分与QUICK格式的差别,研究了出口界面位置及两种不同的出口边界条件的影响。结果表明,对管内层流入口段流场计算,采用QUICK格式较一阶差分格式能更细致地反映流动过程。Re≥1000时,出口界面位置对采用一阶差分格式的计算结果影响不明显;对采用QUICK格式的计算,两种出口边界条件的差别与出口界面位置有关。     

基于AMESim的液氮并联管道两相流不稳定性仿真研究

低温并联管道广泛存在于工业设备中,其两相流不稳定性对设备的运行性能和系统安全有重要影响。搭建专门的实验系统结构与参数改变比较困难,测量精度不高,试验耗费大,周期长。基于多学科仿真平台AMESim R13建立了两根并联受热管道系统的液氮汽液两相流动传热模型,对其管间脉动特性及两相流不稳定性影响因素进行仿真和分析。结果表明液氮并联受热管道管间脉动属于密度波脉动,两支管内的流量作完全的反向脉动;系统压力、质量流量、进口管阻增加,界限热负荷增大,对系统稳定性有利;研究结果为液氮并联管道管间脉动消除的工程措施提供了理论参考,为其两相流不稳定性定量研究提供了借鉴。     

内插弹簧转子的管内换热及转子旋转特性

管内插入物是强化管内换热的有效方法,内插可旋转结构在强化换热的同时还具有良好的除垢抑垢效果。实验研究了内插螺旋弹簧转子的管内换热以及转子的转动特性。结果表明,与光管相比,换热增强30%,但流动阻力增加5倍左右,转子的参数需要进一步优化以减小阻力。转子的转速与来流速度呈线性递增关系,与入口处转子相比,下游转子的转速逐渐降低,单螺旋转子转速降低的幅度大于双螺旋转子。双螺旋结构连续稳定运行半年以上,该转子强化换热及除垢抑垢性能稳定。     

R290在水平光滑管内沸腾换热和压降特性的性能模拟

丙烷R290是理想的制冷剂替代物之一。目前换热器的小型化是一种趋势,直径5mm的小管已广泛应用于空调蒸发器中。文中针对目前关于R290小管内两相流动研究不足的情况,采用Fluent软件,开展了R290在外径5mm水平光滑管内两相流动沸腾换热和压降特性的相关性能模拟,详细分析了质流密度、热流密度、饱和蒸发温度以及入口干度等因素的影响规律。     

稠密气固流动二阶矩摩擦应力模型和模拟

基于统一二阶矩两相湍流应力模型和稠密颗粒动力学理论,建立了欧拉-欧拉双流体二阶矩颗粒摩擦应力模型。模型充分反映各向异性的气固两相相间雷诺应力相互作用,并引入有效颗粒弹性恢复系数,考虑了因颗粒表面不光滑产生的摩擦力对湍流流动结构和颗粒弥散特性的影响,对于下降管的计算结果与实验吻合较好。因颗粒摩擦产生能量耗散降低了颗粒温度和导致颗粒雷诺应力再分布。在入口和出口区域因颗粒碰撞频率较高而产生的能量耗散对流动结构影响明显。     

包络化合物浆管内流阻特性的初步研究

针对一种新型潜热输送材料-TBAB包络化合物浆,因其在水平管内的流动阻力特性的影响因素众多,难以进行一步到位的实验研究.本文利用正交设计法,实验研究了影响流动阻力的三个因素-固相含量、管内平均流速和管径,得出了三者对流阻作用程度的大小关系,为下一步深入研究指明了方向.     

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。     

非共沸混合物微翅管内强制对流蒸发换热计算

分析了非共沸混合物在水平微翅管内强制对流蒸发换热的传热传质的特点,考察了影响非共沸混合工质强制对流蒸发换热的主要影响因素,建立了考虑相界面传质阻力和微翅管二次流效应的换热系数的计算模型,利用本文模型的计算结果与实验数据进行了比较,吻合较好。在高质量流量和高干度(x>0.3)下,理论预测值与实验值的平均偏差不大于10％。     

超临界压力煤油传热不稳定实验研究

在压力2.5~4 MPa, 质量流量0.7~1.7g/s, 入口温度20~250 ℃的实验条件下, 对煤油在内径1 mm, 长度300 mm竖直上升圆管中的流动及传热不稳定现象进行了实验研究.结果表明, 当热流密度增大到一定程度后, 传热不稳定开始发生.不稳定发生的起始热流密度随压力和流量的增加而增大, 随入口油温的升高而减小, 且当入口油温升高到一定程度后无不稳定现象发生.不稳定发生的初始时刻, 出口油温迅速增加, 管道壁温明显下降, 传热系数增大; 实验段局部流速增大, 进而在管道内部形成压力脉动并产生声音.不稳定结束后, 出口油温几乎保持不变, 壁温会缓慢增加, 直至下一次不稳定发生.      

多孔扁管内单相对流换热特性的实验研究

对水力直径为0.715 mm的方孔及0.86 mm的圆孔多孔扁管内液相流体对流换热特性进行了实验研究,Re数范围为50~2300,入口温度为5~45℃,加热热流密度为3~9 kW/m~2。实验结果表明,对流换热在Re=2000附近发生过渡;入口段效应明显;在Re数较小时,Nu数明显小于充分发展流动的预测值;热流密度越大、入口温度越高,对流换热强度越低。两种管型扁管的实验值变化趋势一致,但圆孔Nu数高于方孔。基于尺度效应的影响及经典层流换热理论对实验结果进行了修正。     

气液两相喷射器喷嘴型线优化设计

采用均相流模型一维计算方法,优化设计两相喷射器的工作喷嘴型线,与对应工况锥形喷嘴的流动参数进行对比。运用流体动力学方程,先使用等压降方法计算喷嘴型线,进而采取更适合两相流动的等速度梯度数学方法来优化型线。结果表明:在流场出口压力以及出口速度差值在1%以内的情况下,相较于锥形结构喷嘴,此方法得到的喷嘴结构贴合两相流膨胀加速过程,关键位置压力降变化稳定,膨胀波发生位置后移90%,喉部后的流体平稳区域是其5倍,加强对超音速流体的适应能力,得到良好品质的出口流场,使喷射器中工作流体和引射流体的初步混合不偏离理想混合压力,降低对喷射系数的影响。     

内螺纹管管型结构对管内流动阻力特性的影响

对不同结构的内螺纹管内空气-水两相流动的阻力特性进行了实验研究,从实验方面得出了影响内螺纹管阻力特性的主要几何参数(螺纹高度,螺纹升角,螺纹宽度等)对内螺纹管阻力特性的影响规律。结合实验现象,引入了研究内螺纹管阻力特性的并联管路模型,最终得出适用于不同结构内螺纹管的阻力特性半理论经验公式。通过该公式可以较好地反映出各个几何参数对内螺纹管阻力特性的影响规律。     

旋流气粒两相流动的研究

旋流气粒两相流动广泛存在于燃气轮机燃烧室,旋风分离器和旋风炉,锅炉旋流燃烧器等装置中。用测量和数值模拟更好地了解其流动特性,对优化和放大设计,用以提高燃烧效率和收集效率、降低流动阻力和污染物排放,稳定火焰,都十分重要。对其进行了系统的实验测量和数值模拟研究,包括用相位多普勒仪等测量进行的实验研究,雷诺平均模拟和大涡模拟的数值研究,阐明了两相速度,两相湍流特性和颗粒浓度分布等规律,有助于研制低阻力和高效率低污染燃烧装置。     

闪蒸诱发的两相自然循环比例模化分析

本文提出了可用于非能动安全壳热量导出系统的大尺度开式自然循环系统的小比例模化方法,并对模型系统的运行特性与原型实验结果进行了对比。结果表明:通过本文的模化方法得到的模型系统不仅能很好地反映原型系统的流动现象,还能准确地估算原型系统的流动传热大小和流动不稳定边界;传热管内流体雷诺数对管内对流换热和两相振荡流动影响很大,模化时需保证模型系统传热管内流体的流动状态与原型相同;当根据实际需求对模型中某些结构参数加以限制时,得到的模型仍能较好地模拟原型系统的流动特性,在工程设计上具有一定的可行性。