横掠气流作用下波形板壁降膜破裂分析

以边界层理论为基础,基于独立假设建立了波形板通道内降液膜在横向气流驱动下沿屈折角横向偏移的二维边界层模型。通过量纲分析和理想层流假设进行模型简化及边界层方程求解,建立了横向切应力驱动下波形板壁降膜破裂的力平衡模型并给出破膜速度的临界准则,模型包括波形板通道几何参数、气液两相物性及流动参数等多种因素的影响,与本文实验结果和已有理论模型进行对比,所建模型能够更准确地预测液膜发生破裂的临界条件。进一步的量纲分析表明惯性离心力、气流剪切力、壁面黏性力和表面张力共同决定着液膜的运动、变形直至破裂,由它们之间的平衡关系可以确定液膜的稳定与否。     

乏燃料干法后处理中铀电沉积行为模拟研究

基于多物理场耦合软件COMSOL，在LiCl-KCl熔盐体系中建立以电解槽为阳极、双石墨棒为阴极的氯化铀电沉积行为三维数值模型。通过研究熔盐中铀离子的运动情况以及对阴极几何形状的实时计算，得到了铀电沉积的沉积层厚度随时间的变化情况，得到了铀离子阴极沉积行为与阴极表面的位置、熔盐铀离子浓度、反应温度、平均电流密度之间的关系。研究中，还将模拟结果与氯化铀熔盐电解实验数据进行对比，计算与实验结果拟合良好，证明铀电沉积行为模拟的可靠性，模拟结果可为乏燃料干法后处理中铀的提取提供设计参考。      

反应堆棒束通道搅混翼数值研究

定位格架上的搅混翼是核反应堆燃料组件中的关键部件，其性能对棒束通道热工水力特性有重要的影响。以带单层定位格架的5×5棒束为研究对象，对搅混翼排布方式及末端形状对格架下游的流场和温度场的影响进行数值模拟研究。计算结果表明，改变搅混翼的排布方式，压降几乎不受影响，但格架下游流场和传热情况却因排布方式的改变而发生显著变化；将搅混翼末端形状改为弧形，压降较典型撕裂型搅混翼没有明显差异，但换热情况得到明显改善。      

波形板壁液膜破裂实验研究

设计并搭建了横掠气流下波形板壁液膜破裂可视化研究的实验台架,研究不同液膜厚度下气流速度与液膜破膜速度之间的关系。通过改变液膜流量和气流速度获得不同液膜厚度条件下的临界破膜速度,并利用高速摄像技术对液膜破裂行为进行研究。结果表明,液膜的破裂与气流速度、液膜厚度有关,两者呈负相关性;无量纲分析表明液膜的惯性力和气流剪切力是导致其破裂的不稳定性因素,而壁面粘性力和液膜表面张力则是抑制液膜破裂的稳定性因素;液膜在临界气流剪切力作用下发生破裂的破口是从波形板的屈折角(凸角)开始的,而且液膜可以以不同的形式被卷入到气流中,液膜破裂形态与液膜厚度有关。     

横掠气流作用下波形板壁降膜破裂分析

以边界层理论为基础,基于独立假设建立了波形板通道内降液膜在横向气流驱动下沿屈折角横向偏移的二维边界层模型。通过量纲分析和理想层流假设进行模型简化及边界层方程求解,建立了横向切应力驱动下波形板壁降膜破裂的力平衡模型并给出破膜速度的临界准则,模型包括波形板通道几何参数、气液两相物性及流动参数等多种因素的影响,与本文实验结果和已有理论模型进行对比,所建模型能够更准确地预测液膜发生破裂的临界条件。进一步的量纲分析表明惯性离心力、气流剪切力、壁面黏性力和表面张力共同决定着液膜的运动、变形直至破裂,由它们之间的平衡关系可以确定液膜的稳定与否。     

汽轮机除湿级内单相流动数值模拟

为了对某汽轮机除湿级进行设计并优化,针对复杂湿蒸透平的除湿级,对单纯的汽相可压缩流动做了三维数值模拟,并进行详细的流场分析,研究了复杂三维除湿结构的单相气动性能.该除湿级在动叶片的吸力面上从50%叶高至叶冠开有7个除水沟槽,叶片顶部带有草帽型围带(即叶冠),围带内部中间开有疏水孔,叶冠上表面与通道端壁之间是有一定距离的间隙以利于除水.由于除湿级动叶的结构较为复杂,对其进行非结构化网格剖分,并对叶片前后缘、除水沟槽、疏水孔及叶顶间隙等特殊部位做了网格加密处理.针对叶轮机械的复杂内流,对除湿级的模拟采用了可实现K-ε湍流模型,在近壁面区域采用壁面甬数法进行处理.在动静叶交界面,采用混合平面法来解决上下游交界面的强烈干扰.对除湿级进行的单相数值模拟结果揭示了在复杂的结构条件下级内的流场情况,能够使工程人员从气动特性上对沟槽、叶冠和间隙流动有所了解和认识,并为后续的两相流场计算奠定了基础.     

利用开源CFD程序计算可压缩流场

针对可压缩流动问题,在开源CFD程序OpenFOAM上开发相应的求解程序.采用绝对坐标系下的Favre平均Navier-Stokes控制方程组和标准k-ε湍流模型.数值计算时,对流项和扩散项分别采用二阶精度TVD格式和二阶中心差分离散,求解离散后的方程组采用SIMPLER算法.通过对不同的马赫数下凸包流动和带有湍流模型...     

平面激光诱导荧光技术在液膜厚度波动实验研究中的应用

针对传统接触式测量方法探头干扰液膜流动特性导致测量精度难以提高以及传统光学测量方法中光线折射作用限制其应用范围的问题,提出利用平面激光诱导荧光技术测量膜厚的新方法,并对该技术的测试原理、实现方式进行了详细的介绍。通过对沿流向不同位置液膜厚度的实时测量,研究了液膜波动的时序特征及纵向演化规律。结果表明,液膜厚度的概率密度分布的特征差异可作为诊断液膜波动特性的判据。     

垂直下降液膜波动特性实验研究与谱分析

利用平面激光诱导荧光技术（PLIF）结合数字图像处理对不同Re下液膜厚度的实时变化进行测量。通过MATLAB内建功率谱密度计算函数对液膜波动的时间序列进行进一步的处理,获得了液膜波动特性的功率谱密度(PSD)曲线,对不同Re下的液膜波动规律进行了频谱分析。结果表明：液膜波动具有显著的多频特性,且各频率有优劣之分,孤立波数量虽少,却携带液膜波动的大部分能量,对液膜波动的贡献不可忽略。液膜波动幅度与Re有关并呈现出一定的规律性：小Re时,液膜的波动幅度与Re有强烈的相关性,随Re的增大而增大;中等Re时,液膜的波动幅度基本保持稳定;大Re时,孤立波的出现使液膜波动幅度急剧增大,液膜波动不稳定性增强。