摇摆运动下单相自然循环流动特点

针对摇摆工况下单相自然循环流动的特点进行实验研究。实验结果表明,流体在摇摆作用下产生波动;波动频率与摇摆频率一致。理论分析表明,摇摆对自然循环的影响主要有两个方面,一方面摇摆引起回路空间位置的改变导致自然循环驱动压头发生变化;另一方面,摇摆引起的附加加速度使回路产生附加压降。通过建立简化模型,得出了摇摆周期、摇摆振幅和其他参数对单相自然循环流动影响的规律。     

摇摆对自然循环传热特性影响的实验研究

对摇摆情况下单相自然循环流动的传热特性进行了实验研究.试验结果表明,摇摆运动下,自然循环的换热能力得到了加强,摇摆的频率和振幅增加,换热系数也相应增加.针对摇摆运动下换热系数经验公式的适用性进行了分析,并通过实验数据的拟合得出了适用于摇摆运动下的自然循环换热经验关系式.     

摇摆运动对自然循环流动不稳定性的影响

分析研究了摇摆运动下的自然循环流动不稳定性和摇摆对不稳定性的类型以及不稳定性起始点的影响.结果表明,摇摆使流动不稳定性提前发生,改变了不稳定性的类型,摇摆引起的波动和密度波型脉动发生叠加.摇摆运动下自然循环存在两个稳定区域,在这两个区域中间包含着不稳定区域.     

摇摆引起的波动对单相自然循环换热的影响

对摇摆和不摇摆运动下的单相自然循环换热特性进行了实验研究。根据实验数据,分析了摇摆和非摇摆条件下的换热系数,引入加速度影响的雷诺数拟合了适用于摇摆运动下自然循环流动换热计算关系式。结果表明,摇摆引起的流动波动增加了流动换热系数,换热系数随着摇摆振幅和频率的增加而增加;由于管壁蓄热的作用,流动速度和换热系数的变化不同相。新拟合关系式的计算结果和实验结果符合良好。     

摇摆条件下自然循环流动不稳定性非线性演化特性研究

针对摇摆运动下自然循环流动不稳定性的非线性演化特性进行了分析。应用非线性时间序列分析方法对不同流动状态的时间序列进行幅度谱分析、吸引子重构,并基于相空间重构理论,计算包括关联维数（CD）、Kolmogorov熵（K熵）和最大李雅普诺夫指数（MLE）在内的几何不变量的值,根据计算结果分析了摇摆运动下两相自然循环系统流动不稳定性的非线性演化特性。分析结果表明：随着无量纲功率的增大,系统几何不变量的值先增加后减小,系统由极限环运动经倍周期分岔发展成混沌振荡,最终回到稳定流动;系统非线性特征先增强后减弱,是由于热驱动力、流动阻力和摇摆引起的驱迫外力之间的相互反馈及耦合程度不同所致。     

摇摆运动下自然循环高含汽率流动特性研究

针对摇摆运动下自然循环高含汽率流动特性进行了理论研究。与摇摆运动下的自然循环单相流动波动不同,摇摆运动下的自然循环高含汽率流动波动幅度很小,流动相对稳定。通过构建数学模型,对摇摆运动下自然循环单相流动和高含汽率流动的流动特性进行了计算,计算结果与实验结果符合良好。对两种流动状态下各项压降及摩擦阻力系数进行了分析。分析结果表明,驱动压头和阻力系数的增加是摇摆运动下自然循环高含汽率流动相对稳定的原因。     

自然循环单相流动不稳定性理论分析

从理论上研究了单相自然循环流动的不稳定性，通过将自然循环回路中流体的动量方程，能量方程无量纲化，导出影响自然循环流动的无量纲数。将流体温度和流量分解为稳态及扰动部分，代入动量、能量方程以得出扰动方程，求解扰动方程以找出稳定区及不稳定区的边界线和临界点。本文还研究了自然循环回路中冷、热源中心点间高度差的变化对稳定性的影响。     

摇摆参数对自然循环下波谷型脉动的影响

针对摇摆条件下自然循环波谷型脉动进行研究,构建了计算波谷型脉动的模型并进行了分析,计算结果和实验值符合较好。分析结果表明:对于摇摆运动下的波谷型脉动,在其整体流动波动过程中起主导作用的是摇摆运动引起的附加压降,而在波谷附近,由于产汽的影响,局部摩擦压降和重位压降交替主导流动,并最终诱发波谷处的流动不稳定性;摇摆振幅和频率越大,即摇摆程度越剧烈时,摇摆附加压降波动越剧烈,流量、壁温等热工参数变化越剧烈,波谷型脉动起始点对应功率也越低。     

海洋运动对自然循环流动影响的理论分析

以一体化全功率自然循环反应堆模拟实验回路为物理原型,建立了非惯性系下自然循环流动理论分析模型。分别计算了稳态、横摇、纵摇、横倾、纵倾、起伏以及复合运动条件下满功率的自然循环流动,分析了附加惯性力对流体作用的机理。结果表明,摇摆附加惯性力引起各段流体波动,但不是导致堆芯流量波动的直接原因;起伏改变驱动压头大小,各段流量波动一致;倾斜工况下,不同空间位置的流道流量变化不同,堆芯流速下降。     

摇摆条件下自然循环流动不稳定性的混沌特性研究

对摇摆条件下两相自然循环系统不规则复合型脉动进行了非线性时序分析。通过相空间重构计算了不规则复合型脉动时间序列的关联维、K₂熵和最大Lyapunov指数值,在几何不变量的计算结果基础上,结合密度波型脉动和波谷型脉动的对比,分析了不规则复合型脉动的混沌特征和产生机理。分析结果表明：不规则复合型脉动为典型的混沌运动,热驱动力、流动阻力和摇摆引起的附加外力的相互作用和耦合导致了混沌的出现。     

自然循环流动不稳定条件下的传热特性实验研究

为探究流动不稳定性机理,在低压自然循环系统中开展了一系列相关实验,分析了不同流量振荡模式下自然循环的沸腾传热机制及局部传热特性。实验表明：中、低热流密度下出现的较规则的周期性振荡由加热段内流动沸腾诱发,壁面过热度不会随流量振荡而大幅度变化;高热流密度下自然循环系统出现的周期性不规则振荡现象中,流动沸腾类型间的相互转变不是流量波动的唯一原因。大幅度的流量脉动可能在高热流密度下导致沸腾临界的发生,出口壁面出现间歇性干涸,局部传热系数下降的同时伴随壁温的短暂飞跃。随着热流密度的提高,自然循环系统可能出现持续性干涸。     

自然循环系统摇摆条件下棒束通道内传热特性研究

棒束燃料元件子通道间流体存在搅混与横向二次流,流动及阻力特性相较矩形通道、圆管等简单通道更为复杂。核动力舰船、船舶、小型浮动核电站等会受到海浪影响,经常处于倾斜、摇摆、垂荡等瞬变运动下。目前的相关研究多集中在低压工况的研究领域,高温高压自然循环运动条件下的研究较少。本文采用实验研究方法,对自然循环系统摇摆条件下棒束通道内流动传热特性进行了研究,获得了过冷沸腾和饱和沸腾两种条件下摇摆角度和摇摆周期对棒束壁面温度变化和传热系数的影响,并获得了摇摆周期内棒束通道内的传热系数计算关系式。结果表明,饱和沸腾传热系数变化比过冷沸腾的剧烈;在本文实验工况范围内,棒表面传热系数波动幅值随着摇摆幅度的增大而增大;摇摆条件下棒束通道过冷沸腾和饱和沸腾工况时均传热系数基本不变。     

自然循环换热器壳侧传热及流动的数值模拟

为分析换热器的求解模型和内部结构的不同对传热和流动特性的影响,用等效自然循环换热器的模型进行多种变换。用Fluent软件对等效模型进行非稳态数值模拟,研究其传热和流动特性。通过比较分析不同模型的温度场和流场的变化,对该换热器的传热过程和自然对流情况有较深刻的认识。结果表明：自然循环换热器的传热管内外温差较大,且流动较复杂,选用湍流模型计算更为合理;传热管位置的不对称性,引起左右两侧传热和流动的不对称性,使得流体相互影响,增强了自然对流作用;传热管的形状由直管变为C型弯管,结构的复杂性在一定程度上增强了流体温度分布和流动的不规则性,使得湍流强度增加,致使换热效果得到改善。     

摇摆运动条件下自然循环复合型脉动的实验研究

对摇摆运动条件下的自然循环两相流动不稳定性进行实验研究。实验结果表明：摇摆运动造成的两相流动不稳定性（波谷型两相流动不稳定性）和密度波型脉动相互叠加形成复合型脉动,加剧了系统的两相流动不稳定性。复合型脉动分为不规则的复合型脉动和规则的复合型脉动两部分,复合型脉动仅发生在高欠热度区域。规则的复合型脉动发生边界与相同热工水力参数下的密度波型脉动边界接近且受摇摆参数影响较小。     

自然循环过冷沸腾流动不稳定性实验研究

对自然循环过冷沸腾高频脉动进行了实验研究.实验结果表明,高频脉动为声波型脉动.通过实验分析,确定了声波型脉动发生的3种类型和声波型脉动发生的边界,并分析了影响其产生的因素.进一步分析证实汽泡脱离点与声波型脉动的产生和消失有直接关系,据此得出了声波型脉动发生的经验关系式.     

零功率摇摆条件下自然循环试验回路中流动规律实验研究

以清华大学研发的多用途小型堆NHR为基础,建立全尺寸、全参数1∶1自然循环试验回路研究零功率摇摆条件下自然循环的流动规律。通过分析几组不同摇摆运动下的实验结果,探讨了单自由度摇摆运动摆角幅值ψ_m和摇摆周期T对自然循环速度的影响,并给出自然循环流速波幅V_o和摇摆运动参数ψ_m与T之间的线性关系。研究结果表明：ψ_m对加热段两侧流速影响最为显著,V_o随ψ_m的变大而增大且两侧流速波动相位相差90°;V_o随T的增大而减小,流速波动相位差与T无关;在零功率摇摆条件下,流速波幅的平方V²_o与ψ_m、频率平方w²_d及当量摇摆半径R_eq的乘积呈线性关系。     

自然循环条件下竖直管内层流凝结换热特性研究

考虑蒸汽流速的影响,对Nusselt凝结换热模型进行修正,分别采用Nusselt模型和修正模型对自然循环条件下竖直管内层流膜状凝结时的换热特性进行计算并与实验结果比较。研究表明,管内凝结换热受蒸汽流速的影响不能忽略,蒸汽对液膜的剪切作用使液膜减薄,冷凝换热系数增大。由于修正模型合理地考虑了界面剪切力的影响,计算结果与实验相符。