计算气液两相流含气率的一个二维二速度模型

本文提出一个新的二维二速度气液两相流含气率模型,同时考虑了两相间存在相对速度及含气率和流速沿流通截面的分布规律这两个影响截面含气率的主要因素。分别对绝热流动和沸腾流动两种情况推导出了截面含气率与容积含气率之间的关系式,并对单组份汽液两相流建立了汽液相速度及含汽率沿截面分布的分布指数与两相流动参数之间的关系。该模型改进了Bankoff变密度模型(Bankoff模型为本文模型当两相间相对速度为零时的特例),具有更大的适用范围,本文就垂直圆管内汽水两相向上流动的情况,确定了模型中的各系数,模型计算结果与试验数据及其它模型比较得到了较好的结果。     

变截面通道内超音速汽液两相流升压性能计算模型的研究

利用实验数据对变截面通道内渐缩部分超音速汽液两相流压力随进水温度、进水流量和进出口水温升的变化规律进行了定量分析,得出了水喷嘴出口压力的计算方法和定量公式。以此为基础,建立了变截面通道内超音速汽液两相流升压性能的计算模型,该模型的计算结果与实验值的误差小于10％,而且具有一定的通用性研究结果对超音速汽液两相流升压技术的开发具有重要意义     

HTGR蒸汽发生器螺旋管内壁温分布和传热恶化规律的研究

介绍了在西安交通大学高压汽水实验回路上进行的垂直螺旋管内汽水两相流传实验，得出了沿螺旋管长度方向及圆周方向的壁温分布特性，由此确定了发生传热恶化的临界含汽率及其位置，通过关联度实验数据，得到了计算临界含汽率的经验公式，为高温气冷堆（ＨＴＧＲ）螺旋管式蒸汽发生器的设计提供了必要的依据。     

臥式螺旋管内汽液两相泡状流转变的理论预报模型

本文对卧式螺旋管内汽液两相泡状流动及其转变的特征进行了详细的试验研究,并以现象为根据建立了泡状流转变的通用模型和预报准则,试验数据与理论预报结果符合程度很好。模型考虑了重力和离心力联合作用下的机制,同时适用于直管及其它弯曲管道。     

垂直下降管內汽水两相流截面含汽率

在3MPa压力下对垂直下降管内绝热汽水两相流截面含汽率进行了理论及试验研究。结果表明,在低含汽率区,截面含汽率大于容积含汽率;在高含汽率区,截面含汽率小于容积含汽率。本文建立的模型能与试验数据较好吻合。     

竖直圆管中泡状流含汽率径向分布的统计测量方法

为了研究竖直圆管中高含汽率泡状流的含汽率径向分布,设计了一种测量含汽率径向分布的方法.该方法通过统计投影视图中的像素信息得到泡状流的投影含汽率,根据汽泡投影重叠概率计算出截面含汽率在投影面上的边缘分布;再基于竖直圆管中含汽率分布轴对称的假设,使用改进的傅里叶级数展开方法求解Abel逆变换,计算出含汽率沿圆管径向的分布.为验证该方法的有效性,测量了较低含汽率时的泡状流径向含汽率,并与匹配方法的测量结果进行比较.实验结果表明:此方法能得到高含汽率或含汽率近壁分布等其他方法难以测量的含汽率分布.     

矩形窄腔内截面含汽率研究

以氟利昂113为工质,对矩形窄腔内的截面含汽率进行了研究,得出了不同压力、加热功率情况下的截面含汽率变化规律以及含汽率沿高度方向的计算式。结果表明,当容积产气量一定时,整个空间内的平均截面含汽率随压力增大而升高,而当加热功率一定时,截面含汽率随压力增大而降低。因此当热负荷不变时适当升高工作压力,可以降低截面含汽率。     

卧式螺旋管内泡状流转变的研究

本文在对卧式螺旋管内气液两相泡状流动及其转变的特征进行详细的实验研究的基础上,以现象为根据建立了泡状流转变的模型,给出了全范围内泡状流转变的边界预报式,实验与理论结果符合得很好。模型考虑了离心力和重力联合作用下的机制,对于弯管和直管内流动,模型具有兼顾的性质。     

卧式螺旋管内流动沸腾传热研究

在较宽广的参数范围内对卧式螺旋管内水／水蒸汽两相流沸腾传热特性进行了详细的试验研究，螺旋管内径ｄ＝１１ｍｍ，曲率直径比Ｄ／ｄ为２３．２７。试验参数范围：压力０．５－３．０ＭＰａ：质量流速２００－２５００ｋｇ／ｍ２·ｓ；热负荷２３０－５００ｋＷ／ｍ２：出口干度０－０．８６。得到了沸腾传热系数的实验关联式，并深入分析了局部传热与壁温特性，沿流动方向，管截面平均传热系数在螺旋管的上升段最大，而在下降段最小；沿管截面内表面圆周方向上，局部传热系数在外侧最大，在内侧最小，在顶部和底部处的值居中。得到了管截面局部传热系数的分布实验关联式。同一管截面外表面圆周方向上，外侧壁温最低而内侧最高。     

超音速汽-液两相流升压过程中两相温差的实验研究

对超音速汽一液两相流升压加热装置混合腔内汽一液两相温差的变化规律进行了初步实验研究。研究表明,由于汽一液两相流直接接触换热过程存在热阻,两相之间存在明显的温差该温差随引射率增加而增加,但当引射率大于某一数值后则基本不变;在某一临界的质量流速下该温差达到其最小值。这些结果具有较大的理论和应用价值     

垂直上升矩形流道内气液两相流流型图的数值模拟

两相流流型在分析换热、流动不稳定性以及临界热流密度方面具有基础性作用.本文基于VOF(Volume of Fluid)多相流模型,对垂直上升矩形流道内气液两相流动进行数值模拟,表观气速0.1～110 m/s,表观液速0.1～3.2 m/s.得到了流道内气液两相流的主要流型:泡状流、弹状流、搅混流和环状流,分析了流道内截面含气率分布与流型的对应关系,以及截面含气率与气液两相流容积含气率的关系;分析了各种流型下的压降分布特性,并绘制了基于气液表观动能通量的不同流量下气液两相流的流型图,直观的表示出各种流型的分布区域及各流型间的流型转换边界,与已发表文献的实验结果对比符合较好.     

管束外垂直上升汽液两相流沸腾传热特性的数值模拟

以唐琦琳的管束外垂直上升汽液两相流沸腾传热试验台为原型,进行基于CFX的管束外垂直上升汽液两相流沸腾传热特性数值模拟,得出了不同入口温度、热流密度、质量流速下管束外狭窄通道的热工水力特性。沿管束高度流体温度的模拟结果与实验结果的最大相对偏差为3.5%,从而证明了数值计算的有效性和正确性。在此基础上,探讨了汽液两相流速度分布、沸腾压降与含汽率及其影响因素。     

低质量流速绝热管内截面平均空泡率实验研究

汽液两相流空泡率实验与计算方法研究对于反应堆自然循环及事故分析具有重要意义,然而现有研究主要以高质量流速工况为主,已有的空泡率公式预测结果在低质量流速条件下也存在较大差异。为此,本文以单探头光学探针为主要测量手段,进行了低质量流速绝热工况空泡率实验研究,截面平均空泡率根据探针测量得出的局部空泡率在流道截面上积分计算得出。实验数据与已有空泡率计算公式进行了比较,表明低质量流速工况下多数公式预测结果偏高,而Chexal et al．、GE—Ramp以及Dix公式可得出非常满意的预测结果。综合Vijayan的研究结果,本文建议低质量流速空泡率计算中采用Chexal et al．的公式。     

不同运行工况下蒸汽发生器热工水力稳态特性数值研究

基于相似模化理论建立了蒸汽发生器一、二回路流体及传热管流 固耦合传热的单元管三维物理模型,对大亚湾核电厂蒸汽发生器不同工况下的热工水力稳态特性进行了数值模拟研究。采用热相变模型描述二回路汽液两相流动与换热、流-固耦合模型描述一回路冷却剂借助U型管与二回路流体换热。数值计算结果表明：满负荷运行时,传热管内壁温度变化趋势与一次侧流体基本一致,外壁温度与二次侧流体温度变化趋势相同;截面平均含汽率沿传热管高度的升高呈上升趋势,出口质量含汽率与大亚湾核电厂实际运行参数相符;随负荷降低一回路出口温度基本不变,二回路出口温度升高,质量含汽率及传热系数下降,平均传热系数与Rohsenow经验关联式的计算结果基本吻合。     

节流装置噪音测量两相流量和干度的理论模型

两相流质量流量和质量含汽率的测量是反应堆失水事故试验的重要课题。两相流流过节流装置时产生的差压测量噪音是由于相浓度在空间的随机分布所引起的。本文假设分散相浓度分布的方差正比于其平均相浓度,应用两相流分离流理论模型论证了节流装置差压方根噪音的方差近似正比于分散相流量,进而推导出利用噪音测量两相流质量流量和干度的理论模型。这一论证预示了可以根据简单的理论模型用单一节流装置实现两相流流量和干度的双参数测量。     

节流装置噪音测量两相流量和干度的理论模型

两相流质量流量和质量含汽率的测量是反应堆失水事故试验的重要课题。两相流流过节流装置时产生的差压测量噪音是由于相浓度在空间的随机分布所引起的。本文假设分散相浓度分布的方差正比于其平均相浓度,应用两相流分离流理论模型论证了节流装置差压方根噪音的方差近似正比于分散相流量,进而推导出利用噪音测量两相流质量流量和干度的理论模型。这一论证预示了可以根据简单的理论模型用单一节流装置实现两相流流量和干度的双参数测量。     

基于WMS的无旋和螺旋气液两相流流型及空泡份额实验研究

为探究气液两相流流型从无旋状态转变为螺旋状态前后的流型特征及空泡份额时空分布特性,基于高速摄影仪和自主开发的丝网传感器（WMS）测量技术,对内径为30 mm的水平管内起旋装置作用下空气-水两相流的相态时空演变特性进行了可视化实验研究。结果表明,在起旋器诱导的离心力作用下,流场内存在明显的气泡聚并行为和液滴沉积现象,其中,泡状流将转变为螺旋气柱流,塞状流转变为螺旋间歇流,弹状流转变为螺旋环状流,环状流转变为螺旋丝带流;相比于弹状流和环状流,泡状流和塞状流的截面平均空泡份额在起旋器出口波动幅值明显减弱,但离心力场并未明显改变各流型从无旋状态转变为螺旋状态前后的截面平均空泡份额。      

螺旋直径对螺旋管泡状流截面分布特性的影响

研究了不同螺旋直径螺旋管中泡状流的相界面参数（空泡份额、相界面浓度、气泡尺寸等）的截面分布特性。通过图像法标定了电导探针的测试精度，并通过合理地处理双头电导探针，得到了螺旋管中泡状流的空泡份额、相界面浓度和气泡数量频率的定量分布云图。为进一步量化地描述相界面参数的分布特征，采用统计方法定义了截面平均参数、相界面离散系数和气泡平均聚集坐标来表征其特性。实验结果表明，随着管道旋转直径的增大，气泡截面平均空泡份额有所下降，分布范围缩小，平均聚集坐标向上方和外侧移动，气泡尺寸整体上有所下降。     

螺旋直径对螺旋管泡状流截面分布特性的影响

研究了不同螺旋直径螺旋管中泡状流的相界面参数(空泡份额、相界面浓度、气泡尺寸等)的截面分布特性。通过图像法标定了电导探针的测试精度,并通过合理地处理双头电导探针,得到了螺旋管中泡状流的空泡份额、相界面浓度和气泡数量频率的定量分布云图。为进一步量化地描述相界面参数的分布特征,采用统计方法定义了截面平均参数、相界面离散系数和气泡平均聚集坐标来表征其特性。实验结果表明,随着管道旋转直径的增大,气泡截面平均空泡份额有所下降,分布范围缩小,平均聚集坐标向上方和外侧移动,气泡尺寸整体上有所下降。     

蒸汽发生器二次侧两相流传热特性数值研究

以AP1000核电站蒸汽发生器为原型,建立蒸汽发生器二次侧"平均通道"模型,利用计算流体动力学软件ANSYS CFX,基于相界面模型对蒸汽发生器二次侧两相流流动和沸腾换热过程进行研究。结果表明:数值模拟计算方法能准确模拟蒸汽发生器二次侧汽液两相流沸腾和传热过程;满负荷运行时,流体由预热区经过泡核沸腾区过渡到稳定沸腾区,含汽率和传热系数沿流动方向逐渐增大,出口含汽率与该型号蒸汽发生器设计值符合较好,平均传热系数的模拟结果和JensLottes经验关联式的预测值基本一致。