过冷度对窄缝通道内单蒸汽泡运动特性影响的实验研究

对窄缝通道内过冷条件下单蒸汽泡运动特性进行了实验研究，分析了过冷度对单蒸汽泡运动特性的影响。实验结果表明，过冷条件下，单蒸汽泡在上升过程中，其尺寸不断减小，形状也不断改变；单蒸汽泡界面存在冷凝现象，过冷度越大，直径减小越快，同一直径蒸汽泡的纵横比在一个范围内波动；过冷条件下，单蒸汽泡的z向速度和x向速度都随着直径的增大先增加后减小，均在直径约10 mm时具有最大值；单蒸汽泡z向速度则随着过冷度的增大而增大，而x向速度在零上下波动，随过冷度增大略有增大。过冷度会影响窄缝通道内单蒸汽泡的行为特性，并进一步影响流型形成与演变。      

超临界压力区域失压瞬态传热特性数值研究

采用Ansys Fluent 15.0开展水工质在超临界压力区域失压瞬态传热特性的数值研究。通过对比分析计算结果与实验数据，建立了合理的并适用于超临界压力区域失压瞬态工况的数值模拟方法。数值计算结果表明，在模拟的近临界点瞬态工况参数下，实验段出口流体参数已超过该工况的拟临界点参数，但该参数仍处于物性参数急剧变化的拟临界点附近区域，实验段流体从入口区域的不可压缩流动转变为出口区域的可压缩流动，且拟临界点处的质量流速和压降梯度出现峰值。瞬态工况计算结果与Jackson公式计算结果对比分析表明，在临界点附近区域Jackson公式计算的努塞尔数比本文计算的努塞尔数高出20%~50%。      

不同状态方程对超临界二氧化碳强迫对流传热中流动加速因子的影响

明显的流动加速效应对超临界二氧化碳强迫对流传热有重要影响。流动加速因子是表征流动加速效应强度的重要无量纲数，在建立流动加速因子过程中需要用到二氧化碳状态方程。理论分析了选取理想气体状态方程和van der Waals方程对建立的流动加速因子合理性的影响，并结合实验数据进行了评估。结果表明，基于van der Waals 方程建立的流动加速因子可以较好地预测流动加速效应引起的传热恶化区域，而基于理想气体状态方程建立的流动加速因子与实验结果存在较大偏差。分析表明体积膨胀系数和体积压缩系数反映了流动加速现象的本质，以体积膨胀系数和体积压缩系数来建立流动加速因子更合理。      

矩形回路内超临界水稳态自然循环特性数值分析

采用计算流体力学(CFD)方法对简单矩形回路内的稳态自然循环进行数值模拟研究,并对超临界条件下的重力压降计算方法进行评估分析。结果表明,稳态自然循环流量随加热功率的变化,加热段出口流体温度在拟临界点附近时出现最大值,该最大值随加热段入口流体温度的增加而减小;加热段的温度整体上升并向拟临界区移动时,加热段进出口间的密度差、速度差趋于增加,而压降趋于减小。重力压降计算方法评估表明,Ornatskiy与Razumovskiy所推荐的公式在计算较长管道(2 m)内重力压降时结果偏小,最大偏差接近-30%,辛普森公式可以较好地计算较长管道内的重力压降,可用于处理实验数据。     

浮升力效应和流动加速效应对超临界二氧化碳传热影响理论分析

从边界层基本特性出发，分析了拟临界区强变物性导致的浮升力效应和流动加速效应对近壁面区域超临界二氧化碳传热特性的影响机理，基于受力分析推导得到了2种效应作用下的超临界流体传热弱化起始点理论判据。研究结果表明，对于加热工况竖直向上流动，浮升力效应和流动加速效应均会导致近壁面区域切应力减弱，进而影响近壁面区湍流的生成与扩散，最终导致传热弱化；2种效应作用下传热弱化起始点判据分别为浮升力因子Bu=1.16×10-5和流动加速因子Ac=2.91×10-6，上述阈值与实验结果吻合良好。      

纵向涡作用下窄缝矩形通道外壁温可视化研究

在窄缝矩形通道内设置4对周期性分布的矩形块纵向涡(LV)发生器作为强化换热措施,应用红外热成像测温技术对该通道加热板外壁面温度场进行可视化测量.测量结果表明,LV以一定作用距离和相对强度对温度场进行重构,形成了窄缝矩形通道内加热板外壁温交替下降和上升的类周期性变化过程,提高了通道内整体对流传热能力.     

超临界水流动不稳定类型及动态特性分析

针对超临界水冷堆(SCWR)中可能出现的流动不稳定性,采用自编程序SCIA对并联双通道内的超临界水流动不稳定的动态特性进行研究,得到系统的水动力曲线.研究结果表明:超临界水流量脉动周期约为流体流过通道时间的1～2倍；流量脉动沿轴向存在明显的相位差,进出口相位差约为180°;流量扰动在拟临界区域传播较快,在其他区域传播较慢；超临界水流动不稳定动态特性符合密度波流动不稳定性的规律；流量漂移在SCWR中很难发生.     

矩形窄通道内DRYOUT模型研究

液膜干涸（DRYOUT）被广泛认为是诱发环状流区临界热流密度（CHF）的机理,已有DRYOUT模型对于矩形窄通道能否适用缺乏实验验证。本文通过比较几组不同的沉积率、夹带率关系式,得到了一优化的DRYOUT模型。计算结果表明：本文的模型较已有模型具有更高的精度,可用于矩形窄通道CHF的预测计算。     

窄流道内弹状流和液膜特性的数值模拟

基于流体体积函数( VOF)模型,对矩形窄流道中不同液相流速下泰勒气泡及周围流场特性进行分析.结果表明,无量纲气泡速度随毛细力数(Ca)变化关系与垂直方形流道实验结果符合较好.壁面切应力在气泡长度方向上不断变大,直到进入尾流区,产生强烈的无规则变化.随着液体质量流速的增大,泰勒气泡变得更尖锐,液膜厚度变厚,但壁面切应力...