组件式螺旋管换热器壳侧流场计算

为优化换热器组件间流量分配、提高换热器整体换热效率和组件寿命、为组件的排布设计提供理论依据,该文采用计算流体力学的方法,在一定的简化和假设基础上,针对一种典型的换热设备进行了整体流场分析以及单个换热器组件内的壳侧流场分析,给出了组件间流量分配规律和单个组件内的壳侧流场分布结果。计算结果表明:组件间流量分配主要受组件自身流动阻力的影响,并行排列的换热器组件能有效展平流量分配;单个组件内壳侧流场受螺旋管层位置结构的影响,呈现出较为复杂的分布。     

粒子法中压力振荡的机理研究

移动粒子半隐式法(moving particle semi-implicit method, MPS)是一种适用于不可压缩流体的无网格方法, MPS方法常应用于自由表面大变形问题.MPS 方法提出至今一直存在着严重的压力振荡问题. 本研究针对MPS 方法中存在的压力振荡现象, 首先将实际的物理问题简化为一维模型, 并从粒子之间相互位置关系的角度说明了MPS 方法中压力波动产生的原因.在采用MPS方法进行模拟时, 加入了粒子碰撞模型, 通过对碰撞系数的选择从而控制粒子之间的相互位置关系.并且对经典的溃坝问题进行了模拟, 结果表明随着碰撞系数的增加, 粒子数密度偏差的波动幅度都会减小, 从而压力振荡的幅度得到了有效的抑制.并且对比了两种不同核函数对压力振荡的影响, 结果表明: 采用高斯核函数时, 压力振荡的幅度更小, 这是因为采用高斯核函数时, 相同的粒子位置波动幅度将会得到较小的粒子数密度偏差的波动.由于在模拟过程中粒子运动的随机性, 这将导致粒子数密度偏差产生随机的波动, 从而产生压力振荡, 因此粒子法中的压力振荡很难彻底消除.      

Investigation on Dynamic Character of Thermohydraulic TestSystem

介绍了用阶跃响应法研究热工水力学实验系统的动态特性。给出了热工水力学实验系统不同工况下的动态特性参数。在诸如系统辨识、核反馈实验等含有动态过程的模拟实验中，这些参数是必须考虑的。该实验是在ＨＲＴＬ热工水力学实验系统上进行的，系统的动态响应是用阶跃信号响应描述的。实验结果为其他动态过程实验提供了基础数据。     

自然循环两相流系统压降特性研究

两相流压降特性是两相流稳定性研究中的重要特征参数，不同类型的不稳定有不同的压降特性与之对应。本文在清华大学核能技术设计研究院的５ＭＷ热工水力模拟实验台架上对自然循环条件下两相流压降与系统流量的关系进行了实验研究。对自然循环和强迫循环流动中压降流量特性进行了比较。实验发现在发生振荡时，压降与流量反相，加热段入口欠热度保持不变。在压降流量相图上，振荡呈现为逆时针方向周期６ｓ的极限圈。     

上空腔破口失水时的压力衰减过程和失水量

在５ＭＷ核供热反应堆的模拟实验台架ＨＲＴＬ－５上进行了上空腔破口失水事故实验研究,给出了压力衰减和失水量的实验结果。可以看出系统压力、破口面积、系统内水汽质量、二回路运行状态和加热功率等因素对系统内压力变化速度的影响。对于具有一定压力处于饱和状态的汽水两相分离系统的破口失水过程,采用准稳态假设进行了分析,建立起基本关系式,导出了系统内压力和水量变化的表达式。对于核供热反应堆和其他类似系统的安全分析提供了一个简捷有效的分析工具。     

下降液膜流动不稳定性实验研究

下降液膜在第3代压水堆核电站(如API000)中具有重要应用,同时它也广泛应用于多种工业设备和工业过程之中.流动不稳定性是下降液膜流动最重要的特点.该文运用阴影成像法实验研究了下降液膜的流动不稳定性,获得了液膜在不同下降倾角β下的流动图像,分析了液膜扰动波各流动参数之间的关系以及它们对于液膜流动不稳定性的影响.结果表明:对于波长而言,下降倾角的影响远大于雷诺数Re;前后波的融合是下降液膜产生流动不稳定性的重要原因;液膜流动具有区域分布的特点,Re对其具有较大的影响.     

适用于粒子法的精准连续表面力模型

针对粒子法中表面张力计算的准确性问题,该文对连续表面力(continuum surface force,CSF)模型进行了改进。在采用一种几何法精准识别界面粒子的基础上,曲率由仅需考虑作用域内界面粒子的单位法线面散度计算得到,且表面张力仅作用于界面粒子。圆和椭圆的曲率计算结果表明,改进后的模型在合适的分辨率和光滑长度下可实现较高的曲率计算精度。采用移动粒子半隐式(moving particle semi-implicit,MPS)方法对表面张力作用下的方形液滴振荡和液滴碰撞过程进行了二维单相流动模拟,模拟结果的振荡周期与理论值接近,液滴形状合理且表面光滑,表明改进后的CSF模型可准确地模拟动态算例中的表面张力作用。     

核反应堆压力容器小破口事故中坍塌液位的测量

核反应堆冷却剂液位是重要的安全参数,而压力容器破口事故(LOCA)下更加需要测量坍塌液位来反映堆芯冷却状态。该文针对差压式液位测量方法在破口事故下的特性进行了理论分析和试验研究。分析表明:喷放附加压降和喷放引起的压力波振荡都可能造成对于差压式测量方法产生附加的扰动;其中以压力波影响为主。实验结果说明:压力波振荡等影响造成差压液位测量结果产生峰值不大于2.5%的附加误差,这在破口事故下属于测量精度允许范围。因此,差压方法在压力容器小破口事故下仍能正确反映容器内坍塌液位,即容器的液体装量。     

粒子法中自由表面粒子识别

针对移动粒子半隐式法MPS（Moving Particle Semi-implicit Method）基于粒子数密度来判断自由表面会出现将内部粒子误判为自由表面粒子的问题,提出了一种结合几何法和体积法的自由表面粒子判定方法。通过对溃坝问题进行数值模拟,结果表明,全新的自由表面粒子判定方法对流体平稳运动以及剧烈运动两种工况,都能准确地判断出自由表面粒子,解决了基于粒子数密度判断方法因粒子分布稀疏产生误判的问题。[JP2]这种全新的自由表面粒子判定方法对今后采用MPS方法计算两相流问题时,两种介质在界面处的传热传质计算有重要意义。     

核供热堆注硼系统喷射泵的特性研究

注硼系统是确保反应堆安全的重要设施。文中实验研究了喷射泵在核反应堆注硼系统中作为安全装置使用的可行性和可靠性，实验的压力为０．１～１．５ＭＰａ，温度为２０～１９８℃，喷射泵工作喷嘴直径为１～８ｍｍ，注入流量为０．１～０．８ｋｇｓ－１。实验表明合理设计的喷射泵能满足“正向”注硼和“反向”阻断液位下降的双重作用。以实验研究为基础设计制造的喷射泵已首次应用于５ＭＷ核供热堆注硼系统中。