非能动安全壳局部分层及分区计算研究

搭建小型非能动钢制安全壳台架，以蒸汽为工质，通过实验研究破口事故下非能动安全壳内的环流与热分层现象。结果表明：不同的喷射流量下，安全壳内均存在分层现象；分层属于局部分层而非大空间整体分层。对当前国内外常用的安全壳计算程序进行对比分析，并结合实验研究结果，提出一种根据壳内传热和流动的特点进行分类分区，然后再各自建立模型进行计算的新方法。     

饱和氧浓度铅铋共晶合金中Cu/Cu2O型氧传感器性能研究

共晶在池式液态铅铋合金固态氧控实验装置平台上进行了Cu/Cu2O型氧传感器的研发和测试，氧控平台从500℃阶梯式降温到300℃，降温过程铅铋合金中通入95%Ar+5%O2的混合气体令液态铅铋共晶合金（LBE）保持氧饱和状态。结果表明，在300~500℃温度区间内，采用Cu/Cu2O作为参比电极的氧传感器从准确性、响应性上都表现出良好的性能；氧传感器能迅速地对因温度变化而带来的氧浓度变化做出响应；氧传感器测量的电动势与理论电动势的相对误差保持在±3%内，氧浓度误差保持在±10%内，信号波动小于1.7 mV。      

竖直向下浸没式蒸汽直接接触冷凝流型研究

直接接触冷凝直接影响核反应堆安全壳抑压系统的性能。本文针对竖直向下浸没式直接接触冷凝流型开展实验研究,采用高速摄影仪记录不同湿阱过冷度条件下的蒸汽冷凝过程,依据流型特征划分了喘振、管外颈缩、向上球型脱落、向上T型脱落4种冷凝流型。研究了各流型对湿阱热分层的影响。实验结果表明,喘振流型和管外颈缩流型会增强湿阱内流体搅混,不易发生热分层,而向上球型脱落流型和向上T型脱落流型易引起热分层。理查森数（Ri）可作为流型转变的无量纲数,Ri<1时为管外颈缩流型,Ri>1时为向上脱落流型。     

箭鱼形翅片微通道流动换热特性研究

超临界二氧化碳布雷顿循环是第4代核能采用的新一代热能循环系统。紧凑式微通道换热器作为超临界二氧化碳布雷顿循环的高低温回热器，其流动换热特性直接影响整体热电转化的效率。降低回热器的流动阻力，同时维持较高的换热效率是微通道换热器优化设计的重要研究内容。箭鱼形翅片微通道设计借鉴仿生学原理，理论上可显著降低流动阻力。本文以超临界二氧化碳为流动工质，建立箭鱼形翅片换热器的模型并进行三维数值模拟，分析不同排列下的箭鱼形翅片设计对换热器流动换热特性的影响。同时对箭鱼形翅片设计与传统商用折线形微通道换热器流动换热特性进行对比分析。研究分析表明，在相同雷诺数下，箭鱼形翅片微通道的努塞尔数为折线形流道的2倍，而压降仅为其1/2，所以箭鱼形翅片微通道换热器的流动换热特性明显优于折线形换热器。通过优化分析，发现箭鱼形翅片设计最优的排列间距为沿流动方向的翅片间距L_a＝8 mm，垂直于流动方向的翅片间距L_b＝6 mm。     

应用VASP分析含氧碳化硅的拉伸性能

利用VASP模拟了含氧碳化硅晶体的理想拉伸过程,研究间隙位氧原子和替换位氧原子对碳化硅机械性能的影响。研究发现掺氧碳化硅的应力 应变曲线在峰值之后出现突然下降,说明含氧碳化硅的机械性能发生了变化。同时还分析了不同掺氧方式碳化硅模型的拉伸强度和杨氏模量,结果显示,含氧碳化硅的拉伸强度和杨氏模量均有不同程度的减弱。     

多流道微流体惯性冲击器过滤性能的模拟计算

核电厂安全壳内放射性气溶胶的过滤效率是影响其周围环境放射性水平的重要指标。目前仅有关于单流道微流体惯性冲击器过滤效率的研究。多流道微流体惯性冲击器的主要过滤部件为中部有110°转折角的126个流道,通过FLUENT软件模拟计算1～5 m/s空气流速下多流道微流体惯性冲击器内部空气流场,并利用DPM (Discrete Phase Model)模拟0. 5～7. 0μm粒径的气溶胶粒子轨迹,对冲击器中部过滤效率与整体过滤效率进行比较分析。结果表明粒子过滤效率随粒径和入口流速的增大而增大。入口流速大于2 m/s时对安全壳内气溶胶粒子过滤效率超过90%。当气溶胶粒子粒径小于4μm时,多流道微流体惯性冲击器上方入口圆筒底面与下方出口圆筒内壁面可促进过滤效率的提高。出口圆筒的长度可以缩短至现有长度的1/2,从而减小冲击器的整体尺寸。     

具有强迫射流的大型腔体中的速度场和热分层实验分析(英文)

本文介绍在模拟实际非能动安全壳冷却系统及接近实际安全壳分隔区域尺寸的条件下,大型矩形腔体中由强迫射流所造成的速度场和热分层现象。推导了强迫射流动量何时打破分层现象的判断准则。分析了射流对混合与分层的影响。基于测量结果讨论了大型腔体中因射流与自然对流传热所造成的速度场。     

铅铋回路自然循环瞬态特性与腐蚀沉积研究

为了解决液态铅铋回路在自然循环状态下腐蚀沉积对堆内结构材料的影响问题，本文开展了铅铋回路自然循环瞬态热工水力行为分析与溶解腐蚀沉积研究。通过对铅铋实验回路进行数学建模，开发了适用于瞬态自然循环的热工水力程序和腐蚀沉积程序。进行了瞬态启动、功率阶跃等典型工况下的瞬态热工水力行为分析，以及在无氧、氧控状态下的回路腐蚀沉积分布研究。结果表明：在瞬态启动过程中，铅铋回路温度波动较大，功率阶跃与入口温度增加均会导致自然循环流量的增加；铅铋回路自然循环运行且无氧控时腐蚀非常严重，在引入氧控后(c₀=1×10^-8),最大腐蚀速率仅为无氧控时的1/1 000,并且加热功率的提高会导致回路的腐蚀沉积速率增加，无氧和氧控状态下结果一致。本文为铅铋回路安全稳定运行提供参考。     

微流体惯性冲击器过滤性能模拟计算

用微流体惯性冲击器收集μm尺寸气溶胶颗粒是一种新型的过滤方式,弥补了现有过滤收集方式的不足,已有学者进行了可行性论证,但气流在现有的T型惯性冲击器内压力损失较大且冲击器的加工工艺较为繁琐。本文设计并研究了一种新型微流体惯性冲击器,采用CFD软件对微流体惯性冲击器的过滤性能进行了数值模拟。建立了数学模型,对气相采用层流模型,对颗粒相采用离散相模型(DPM)。通过模拟计算,分析了不同尺寸的微流体惯性冲击器对粒子收集效率的影响。结果表明,冲击器转折角和尺寸D对收集效率均有较大影响:转折角越小,收集效率越高;当D≤1/2时,效率曲线基本不变。