横掠水平管束间气-液两相流流型对流致振动激励的影响

在气-液两相流现有的Taitel流型图和Ulbrich&Mewes流型图的基础上,通过分析试验数据提出一种新的流型图,根据该流型图将垂直向上横掠水平管束的气-液两相流分为3种流型:泡状流、搅拌-泡状流和间歇流,给出这3种流型下的两相流作用在管束上的激励力的时间历程、功率谱密度曲线和功率谱密度峰值对应的Strouhal数...     

两相流作用下管束流致振动的3个关键力学问题

换热装置中的管束在流体力作用下会产生流致振动,过度的流致振动会导致换热器部件的损坏。尤其是核蒸汽发生器的U型弯管段处于两相流作用下,由于两相流和管束结构的复杂性以及两相流与复杂管束的强耦合作用,在研究两相流作用下的管束流致振动问题时,存在以下3个关键力学问题及难点:两相流力学模型的建立;流致振动关键动力学参数的获取;两相流流致振动机理的研究。将针对以上3点问题对管束两相流流致振动的研究进展进行综述和讨论,并提出待解决的问题。     

非均匀两相流传热管流致振动中阻尼模拟研究

在蒸汽发生器传热管流致振动分析时,由于传热管二次侧为汽水两相流,且空泡份额从下到上逐步增加,使得传热管上各位置的阻尼不同,需开展非均匀两相流中传热管的阻尼模拟研究。使用Pettigrew的两相流中管阻尼公式,结合典型实例中空泡份额沿传热管分布情况开展后续分析。传热管阻尼中的两相阻尼分量,分析了常用工程软件空泡份额处理方法阻尼高估的弊端,原因在于空泡份额影响系数的非线性。引入分段加权的方法,研究了不同分段长度的影响,表明应尽量减小分段长度。针对后续的分段（非均匀）阻尼加权等效问题,对比了工程方法和规范中不同加权因子的影响,彼此差异较小。开展了不同阻尼输入的流致振动分析结果比较,判断Pettigrew阻尼公式的适用性。由上述4个问题的研究给出推荐的非均匀两相流中传热管阻尼模拟方法,以更准确地开展传热管流致振动分析。      

非均匀两相流传热管流致振动中阻尼模拟研究

In the flow-induced vibration analysis of the heat exchanger tube of the stream generator, the damping of each position on the tube is different, since the secondary side of the tube is the two-phase flow (stream-water) and the void-fraction is gradually increased from bottom to top. It is necessary to study the simulation of the tube damping in non-uniform two-phase flow. The study is based on the Pettigrew's damping formula of tube in two-phase flow and the void-fraction distribution along the tube in the typical example. For the two-phase damping component of the tube damping, the disadvantage of damping overestimation of void-fraction processing method in common engineering software are analyzed. The reason is the nonlinearity of the void-fraction influence coefficient. The method of segmentation weighting void-fraction is developed. The effects of different segment lengths are studied, indicating that the section lengths should be minimized. For the subsequent segmentation damping weighting problem, the effects of different weighting factors in engineering methods and standards are compared, and the difference is small. The results of flow-induced vibration analysis with different damping inputs were compared to judge the applicability of Pettigrew's damping formula. From the above four researches, the recommended simulation method of the tube damping in non-uniform two-phase flow is given to more accurately carry out the flow-induced vibration analysis of heat exchanger tube.     

管束间空气-水两相流激振力特性及归一化方法研究

利用管束间空气-水两相流激振力的实验数据,研究了两相流激振力的部分特性,分析了混合物流速、空泡特征长度等两相流参数对两相流激振力的影响。结果表明,两相流激振力约与界面流速、混合物密度和混合物运动黏度呈正比,泡状流下激振力随气泡直径线性增长,证明两相流激振力的无量纲归一化可采用气泡数率作为频率缩比参数。基于上述两相流激振力的特性,从方便工程应用角度给出了两相流激振力的无量纲归一化方法,获得了较好的归一化效果。     

蒸汽发生器与热交换器流致振动

在蒸汽发生器和热交换器的设计阶段应避免可能导致管子破损的过大振动。所以，在制造壳管式热交换器前应全面分析流致振动。必须指出，管子振动应低于许可水平，并且没有难以接受的共振和流体弹性不稳定性。振动分析按以下步骤进行：1）计算流量分布；2州算动态参数（即阻尼、有效管子质量、动态刚度）；3）导出振动激励机理公式；4）预测振动响应；5）评估受损结果（即对比许可值）。文中对每一步都提出了适用的要求。本文可用于核蒸汽发生器以及二次侧有液体的壳管或热交换器。     

管束结构的流致振动特性研究

为研究管束结构的流致振动问题,利用有限体积法离散大涡模拟的流体控制方程及有限元方法离散结构动力学方程,结合动网格技术,建立了正方形顺排排列弹性管束流固耦合系统的三维数值模型,并研究了不同弹性管束模型的流体力及振动响应特性。结果表明,管束结构的排列方式对流体力及动力学响应有很大的影响,5管模型能基本反映弹性管束的振动特性,而单管模型预测的临界速度较大,却可定性反映节径比为1.5正方形管束的流致振动特性。     

螺旋式传热管束流致振动试验研究

对某溶液堆堆芯内呈纵向螺旋状盘绕的传热管束进行了流致振动试验研究,包括结构在空气中和静水中振动特性的计算和试验以及稳态和瞬态运行工况下的流致振动试验.试验结果表明,传热管束入、出口之间的压力差随流速的增加而增加,且上部固定连接端是相对薄弱的部位.在稳态运行时不会发生动力失稳,振动位移不会造成管束各管段之间发生接触碰撞,疲劳分析表明满足规范要求.瞬态响应最大振动位移和应变均比稳态运行时高两个数量级以上.     

管束流致振动分析的有限元方法

对流体中管束的振动问题提出一种新的分析方法，它克服了Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法在解决具有复杂边界条件的管束的流致振动时遇到的困难及有限元方法在计算流体弹性力时对有限元网格划分要求过于严格的不足。本方法与通用的结构分析有限元和谐结合，能解决工程中复杂的流致振动问题。     

两相横流作用下的旋转三角形管束流弹失稳研究

为了较为准确的预测两相流作用下圆柱管的失稳临界流速,采用试验测量的两相流准稳态流体力系数,对单向流的准稳态模型进行扩展,建立了气-水两相流作用下的旋转三角形管束中间悬臂自由管的动力学模型,运用Galerkin方法对方程变量进行离散后,求解特征方程得到了不同空泡份额的临界流速,并运用龙格-库塔法求解动力学方程得到位移时程响应。数值结果表明,临界流速随着空泡份额的增大而增大,且所建模型计算结果与试验测量值较为吻合。因此,本研究所建模型可用于两相横流作用下的旋转三角形管束流弹失稳临界流速预测。     

换热器管束流体激振研究的新思路

提出了一种快速简便地求解非定常粘性流方程的方法、以得到换热器管束复杂流道内作用于振动管子上的流体激振力。简述了如何将管束流动的流体弹性稳定性分析与工程实际的振动疲劳破坏相联系,以及怎样在求解流动基本方程的基础上分析管束复杂流道内的振荡压力传播。将求解复杂流动的快速方法—参数多项式方法与流体激振的全功能分析及振荡压力传播理论结合起来,为管束流体激振研究开拓了一个新的途径。     

中间换热器的传热和阻力特性

中间换热器在高温气冷堆氦气透平间接循环发电系统中是耦合高温气冷堆和氦气透平的关键部件,承担着将高温气冷堆中高温氦气的能量传递到氦气透平回路的任务.中间换热器给氦气透平的设计和运行维护带来方便,但它的传热与阻力性能不可避免地影响循环效率,因此,中间换热器的设计和选型需综合考虑传热效率、压力损失、材料性能和紧凑度等因素.本文介绍了印制板式换热器(PCHE)的主要特点,分析了它在间接循环系统中应用的可行性,重点研究了该中间换热器的传热和流动阻力特性,以及影响PCHE换热效率和压力损失的主要因素.在此基础上,提出了优化中间换热器传热和阻力特性的途径和方法.     

孔板对载流管道中流致振动的影响分析

以核电厂反应堆和乏燃料水池冷却和处理系统(PTR)传水管后管线所产生的振动问题为背景,根据工程实际参数,在不同流量、背压相同条件下,开展孔板单个局部阻力件诱发流体扰动产生的脉动压力激励和管道振动的试验.对管线的流场和压力场进行数值模拟,尤其是孔板的流动状况,并将模拟计算结果与试验结果进行分析比较.研究认为,随孔板节流度的增大,能谱增大.在没有其他激励源干扰的条件下,随流量增大,流体扰动增强,压力脉动的谱幅值增大.     

换热器传热管微振磨损的实验研究

在室温下的空气和水中实验研究了激励力幅比、激励力幅值、激励频率、支承间隙和支承板厚度对传热管碰撞力和磨损率的影响,建立了微振磨损率与碰撞力均方根值之间的实验关系式。     

中国核承压设备国产化现有基础及发展对策浅析

通过分析中国核承压设备国产化现状及存在的主要问题，提出只有充分总结和汲取过去发展核电的成功经验和深刻教训，切实采取制定国家核电发展长远和总体性规划、加大核电设备设计和制造科研攻关经费投入、强化核电设备国产化基础、加强核安全监管能力建设等措施．中国核承压设备才能真正实现国产化，核电产业才能持续发展。     

高温高压试验回路的主换热器设计

高温高压试验回路是一项援外工程。本文叙述了该回路中主换热器的结构设计、传热和应力分析。为了降低该设备膨胀节中的应力，在设备制过程中，在膨胀节上成功地采用了预应力技术。     

大亚湾核电站RRI/SEC热交换器压差高问题的处理

采用根本原因分析法(RCA),应用故障模式分析矩阵,对大亚湾核电站RRI/SEC热交换器频繁出现压差高这一故障的原因进行了分析,并通过试验验证,最后确定了RRI/SEC热交换器故障的根本原因。采用修改SEC系统的加药方式,很好地解决了故障问题。经过两年的运行验证,曾出现压差高的8台热交换器运行状况良好,压差值已控制在设计范围内。     

用涡格子CFD方法研究反应堆堆芯元件流致振动的流体力学机理

将反应堆堆芯元件简化为圆柱排列,用涡格子CFD(计算流体力学)方法对其中基本并列双圆柱元素进行数值研究.利用这种方法直接计算出涡的对流和扩散,通过对流场中涡运动的物理机理的计算与描述,得到流体运动绕流双圆柱作用力的变化,揭示出堆芯元件的流致振动流体力学机理.     

杆式支撑换热器换热的数值模拟

采用数值模拟方法研究杆式支撑换热器．可以克服实验研究方式的不足。利用相似理论确定数值模拟模型,分析了各结构参数变化对换热器传热和流动性能的影响．利用最小二乘法．进一步回归出杆式支撑换热器层流下的传热和流动阻力的准数关联式．设计,建造了一套可变结构参数的杆式支撑换热器热模实验装置．在壳程单排管间布杆或双排管间布杆、不同流速和不同折流栅结构参数情况下测得了100个实验值．将实验测量值和计算值进行了比较。结果表明：数值模拟计算的Nu值和△p值与实验测量值吻合很好,由实验数据回归得到的传热和流动阻力无因次准数关系式与数值模拟程序计算得到的准数关系式也吻合较好．显示出数值模拟方式进行换热器研究的显著优点.