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%。      

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。      

计算流体力学应用于子通道分析的初步方法研究

多尺度耦合分析是目前开展反应堆安全分析的一种趋势，常规的多尺度耦合是将不同程序通过一公共耦合平台实现数据间的传递和交换。本文提出一种新的多尺度耦合思路，认为基于相对小尺度的分析手段可扩展应用至大尺度，并用计算流体力学（CFD）应用于子通道尺度的数值模拟方法进行验证。验证结果表明，该方法具有一定的合理性，但这种方法对湍流交混能力的考虑仍存在欠缺，还需进一步改进。     

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。      

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。      

基于二级相变理论的超临界拟临界区划分方法

拟临界区通常意义上是指超临界条件下拟临界点附近物性变化剧烈的区域,在该区域内超临界流体的传质、传热行为与亚临界流体有很大不同,传统的亚临界热工水力分析模型已不适用,因此拟临界区是超临界流体热工水力特性研究的重点区域。本文基于拟临界区的热力学性质提出一种新的划分方法,认为超临界条件下高密度流体与低密度流体的转变满足二级相变理论,表面张力消失点为拟临界区的起始点,拟临界温度是相转变点,拟临界区的起始点和终止点满足Ehrenfest相变平衡方程。。     

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...     

起伏运动对加热壁面汽泡受力的影响分析

分析起伏运动条件下过冷沸腾垂直上升流中壁面汽泡的受力,研究垂直方向加速度的变化对壁面汽泡浮力的直接影响,以及垂直方向加速度的变化引起系统流量的波动对汽泡受力的间接影响.起伏运动条件与静止条件下汽泡受力的对比计算分析表明,起伏运动对自然循环回路中汽泡受力的影响大于强迫循环下的影响;起伏运动对自然循环的影响取决于流量的波动...     

简谐脉动流中极点摩擦压降特性实验研究

对筒谐脉动流中加速度为零的极点(如波峰点和波谷点)摩擦压降特性进行了实验和理论研究.实验值与稳态条件下摩擦压降计算值的对比结果表明,相同流速下,脉动流条件下波峰点摩擦压降较稳态计算值略有降低,而波谷点摩擦压降较稳态值增加较多,其幅度随脉动程度的增加(即平均流速和脉动周期降低,脉动速度振幅增加)而增加.针对相同流速下稳态...