基于OpenFOAM的过冷流动沸腾数值模拟

过冷流动沸腾现象被广泛应用于工业生产和动力系统中，对该现象的准确预测是两相流CFD模拟的重要研究方向。本文详细阐述了该模拟过程中的欧拉两流体模型及相关辅助模型，基于开源CFD平台OpenFOAM，模拟了4.5 MPa下竖直圆管内的过冷流动沸腾，得到了截面空泡份额、液相平均温度及壁面温度沿轴向的分布。计算结果与实验值符合良好，说明了模型的有效性和程序的正确性。本文可为在OpenFOAM中添加新的模型及开发新的求解器以模拟过冷流动沸腾问题提供参考。     

论三峡水库“蓄清排浑”运用方式及其优化

泥沙问题是三峡工程的关键技术问题之一,在三峡工程论证和初步设计阶段提出水库采取"蓄清排浑"的运用方式,可以解决泥沙问题。2003年水库蓄水运用以来的实践表明,水库基本遵循了"蓄清排浑"调度运用原则,并根据上游来水来沙减少等新情况对水库运用方式进行了优化调整。本文系统分析了三峡水库"蓄清排浑"运行方式及其优化调整的利弊,包括提前5年实施175 m试验性蓄水、汛期水位动态变化、汛末提前蓄水等对水库淤积和坝下游河道演变的影响,提出了进一步优化水库调度方式,形成"蓄清排浑"运用的新模式,保持水库长期使用的建议,试图为三峡水库科学高效安全运用提供科技支撑。     

重力注水过程流动不稳定现象关键影响因素研究

重力驱动注水过程中由于流量较小以及蒸汽的积聚可能导致流动不稳定现象的发生，对核反应堆安全运行具有重要的影响。通过实验研究的方法，搭建了重力注水模拟实验装置，研究了不同蒸汽出口形阻、高位储水箱水位和加热棒初始温度下流动不稳定现象的变化规律。结果表明，重力驱动注水过程流动不稳定现象包含冷却水初次注入阶段、注入水逐出阶段和冷却水再注入阶段等。在一定冷却水初始温度、冷却水入口形阻以及系统压力下，蒸汽排出速度以及实验本体内筒顶部的聚集情况取决于蒸汽出口形阻，减小蒸汽出口形阻可加快蒸汽排放速度，压力峰峰值降低、振荡周期变长，有利于系统稳定；提高高位储水箱水位加快了冷却水注入速率，增加了加热棒被淹没率，降低了流动不稳定现象的发生次数和持续时间；随加热棒初始温度的升高，冷却水流量出现了波动向停滞的转变，流动不稳定现象发生的次数增加且持续时间加长。     

二次侧非能动余热排出系统流动不稳定性研究

二次侧非能动余热排出（ASP）系统是压水堆核电厂应对全厂断电事故的重要措施之一。为研究ASP系统的运行特性，设计建造了ASP系统试验装置（ASPTF）。在ASPTF上开展了ASP系统运行稳定性影响试验，并对试验结果进行了理论分析。试验研究与理论分析结果表明：低压低功率下ASP系统中出现流动不稳定性；增加蒸汽管线或回水管线阻力系数可抑制ASP系统出现流动不稳定性；降低加热功率时ASP系统更易出现流动不稳定性；主泵运行状态影响ASP系统的输入功率进而影响系统的流动不稳定性。     

带斜孔的U形支座注塑模具设计

根据某品牌汽车U形支座结构特点设计了模具的浇注系统、成型零件、推出机构以及斜孔抽芯机构等关键部件。其中采用热流道系统与普通流道系统相结合的复合结构,解决塑料材料流动性差的工艺问题;采用二级滑块抽芯机构解决斜孔成型与抽芯的结构难题。生产实践表明:该模具结构紧凑,动作可靠。     

超临界二氧化碳干气密封相态分布规律与密封性能研究

以超临界二氧化碳干气密封为研究对象，分别以维里方程、Lucas方程描述二氧化碳真实气体效应、黏度的变化，在考虑阻塞流效应的同时，采用有限差分法对考虑离心惯性力效应的Reynolds方程与能量控制方程进行耦合求解，分析讨论了工况参数与槽形结构参数对其相态分布规律与密封性能的影响。研究表明：S-CO₂从密封端面进口至出口的流动过程中，如果工况参数设置合理，将由超临界态逐渐转变为气态，并不会出现液态；较低的进口压力、进口温度以及转速，均会容易导致潜在的凝结流动发生；相比于工况参数对相态分布的影响，槽形参数对相态分布的影响较小，近乎可以忽略；开启力除了随进口温度的升高而减小外，均随进口压力、转速、槽深、螺旋角的增大而增大；泄漏率随进口温度和转速的增大而减小，但其随进口压力、槽深、螺旋角的增大而增大。这些结果为进一步研究超临界二氧化碳干气密封提供了一定的支撑。     

Adaptive neuro-fuzzy algorithm applied to predict and control multi-phase flow rates through wellhead chokes

A Takagi-Sugeno adaptive neuro-fuzzy inference system (TSFIS) model is developed and applied to a dataset of wellhead flow-test data for the Resalat oil field located offshore southern Iran, the objective is to assist in the prediction and control of multi-phase flow rates of oil and gas through the wellhead chokes. For this purpose, 182 test data points (Appendix 1) related to the Resalat field are evaluated. In order to predict production flow rate (Q_L) expressed as stock-tank barrels per day (STB/D), this dataset includes four selected input variables: upstream pressure (Pwh); wellhead choke sizes (D64); gas to liquid ratio (GLR); and, base solids and water including some water-soluble oil emulsion (BS&W). The test data points evaluated include a wide range of oil flow rate conditions and values for the four input variables recorded. The TSFIS algorithm applied involves five data processing steps: a) pre-processing, b) fuzzification, c) rules base and adaptive neuro-fuzzy inference engine, d) defuzzification, and e) post-processing of the fuzzy model. The developed TSFIS model for the Resalat oil field database predicted oil flow rate to a high degree of accuracy (root mean square error = 247 STB/D, correlation coefficient = 0.9987), which improves substantially on the commonly used empirical algorithms used for such predictions. TSFIS can potentially be applied in wellhead choke fuzzy controllers to stabilize flow in specific wells based on real-time input data records.     

基于Flow-3D的高速水流无压溢洪洞内消能工数值模拟

针对目前高速水流消能形式存在的缺点,基于Flow-3D软件,采用RNGκ-ε模型、Tru-VOF法模拟了无压洞式溢洪道内消能墩附近的水流运动特性,结合洞塞式消能工的消能机理和水工模型试验,对比分析了内消能墩附近的水流流态、流速分布、压强分布、水面线和消能率等。结果表明,在控制断面束窄度的条件下,消能墩附近流态不会影响洞内安全,消能效果较好,消能墩对墩后水流影响距离较短,为在洞内设置多组消能墩提供了依据。研究成果可为类似工程提供参考。     

潮流能水平轴水轮机在剪切来流下的水动力分析

采用基于计算流体力学方法的全尺度数值模拟计算,建立了适用于潮流能水轮机模拟的剪切来流环境,通过数值计算结果,对潮流能水轮机随时间变化的宏观力和流场特征进行了系统分析,探索水轮机在复杂工况下的水动力特性规律。结果表明,水轮机整个叶轮的总体平均受力在剪切流工况中未受到明显影响; 单个叶片的瞬态轴向力系数和瞬态轴向扭矩系数在旋转周期内出现了明显的周期性变化,且周期性变化幅值随转速增大而增大; 非定常的瞬时轴向扭矩和力的周期性振荡容易引起单个叶片的结构性振动,可能对水轮机的机械结构造成影响。