矩形通道轴向非均匀加热条件下的CHF研究

针对已有的计算均匀加热条件下的临界热流密度(CHF)的关系式,如Sudo93、Sudo96、Knoebel公式以及W3公式,加以非均匀条件的考虑,推广到矩形通道工况下,并用计算非均匀加热条件的沸腾长度法和F因子法对其进行修正。针对中国先进研究堆(CARR)的实际运行工况,运用修正后的计算结果与CARR的实验值进行比较。结果表明,通过F因子修正后的Sudo系列公式计算结果与实验值符合良好,从而能够较好地预测CARR的CHF现象。     

竖直圆形通道周向均匀和非均匀加热临界热流密度实验研究

以混合堆次临界包层为研究对象,开展对竖直圆形通道的均匀加热和非均匀加热条件下的临界热流密度实验。基于均匀加热实验获得实验关系式,并通过数据统计规律的分析和与现有关系式的比较,验证本实验关系式的准确性和可靠性。以该实验关系式作为基础,比较周向非均匀加热效应对临界热流密度的影响。结果表明:偏心管形式的周向非均匀加热的临界热流密度受质量流速的影响不大,在低含汽率下低于均匀加热的预测结果,在高含汽率下高于均匀加热的预测结果;二者比值随含汽率呈线性关系。     

轴向非均匀加热DNB型临界热流密度理论预测

基于微液层蒸干的临界触发机理,构建非均匀加热下的偏离核态沸腾(DNB)型临界预测模型。模型通过对临界触发点上游的非均匀热流分布进行沿程积分来确定临界位置附近的局部热工水力特性,通过临界点当地热流密度作用下汽块覆盖的微液层是否蒸干判断临界的发生,结合轴向功率分布曲线在流道沿程进行搜索来获取临界发生位置,最终实现了对轴向非均匀加热下DNB型临界热流密度的理论预测。分别采用入口峰、中间峰及出口峰功率曲线下的临界实验结果对该模型及功率因子修正法的预测能力进行对比验证。相对于功率因子修正法,所构建非均匀加热临界模型在3种不同功率曲线分布下均展示了较为准确的临界值和临界位置预测能力,其预测结果要优于功率因子修正法。     

基于流固共轭传热的两相流动数值模拟及燃料子通道CHF预测研究

为对过冷沸腾两相流动进行准确模拟,并探索临界热流密度（CHF）预测方法,本文基于共轭传热和两相CFD分析的方法,通过流固界面耦合,建立流固共轭传热两相流动耦合求解的数值模型。首先通过典型燃料棒栅元过冷沸腾两相流动的模拟,验证数值模型的正确性。随后对燃料子通道内两相流动进行模拟,并在两相流动模拟的基础上,通过准瞬态的方法,建立与CHF试验过程非常近似的CHF预测方法,将加热壁面的温度飞升作为CHF判定的标准,实现对燃料组件子通道CHF的数值预测。研究表明,本文建立的数值模拟方法,可为燃料组件或其他换热系统的CHF预测奠定基础,为燃料组件的设计提供新的辅助手段。     

基于加热壁面能量平衡的窄矩形通道内CHF机理模型

窄矩形通道因具有结构紧凑、换热面积大等优点而被广泛应用于各个领域。通过完善窄矩形通道中临界热流密度（CHF）的预测方法,建立CHF机理模型,可以提高反应堆的安全性和经济性。本文对窄矩形通道内竖直向上流动CHF进行了可视化实验研究,在此基础上开发了一种基于加热壁面能量平衡的CHF机理模型,并提供一组本构关系用于封闭所开发的新模型,同时使用实验数据对新模型进行对比评价,对比结果发现,新模型在窄矩形通道中模拟结果良好,偏差基本都在±20%之间。     

矩形窄缝通道轴向非均匀加热临界热流密度实验研究

对矩形窄缝通道轴向非均匀加热临界热流密度进行了研究.轴向加热方式为光滑的截尾余弦型,流动工质为去离子水.实验结果证明轴向非均匀加热临界热流密度低于轴向均匀加热临界热流密度.实验数据分析采用"F修正因子法",得到了轴向非均匀修正因子的半经验关系式.将该修正因子关系式同国际上已有的各种修正因子进行了比较分析,证明本文得到的修正因子预测的矩形窄缝通道轴向非均匀加热临界热流密度值更准确.     

一种特殊的非对称加热矩形通道临界热流密度实验研究

介绍在高温、高压热工实验装置上进行的垂直上升流条件下一种特殊的非对称加热—单侧加热窄缝矩形通道临界热流密度(CHF)实验研究。实验研究了质量流速、临界含汽量等参数对单侧加热矩形通道CHF的影响规律。研究结果表明,在实验参数范围内,单侧加热与双侧加热的CHF值相差不大,且两者的变化规律基本一致:即在其他热工参数保持不变的情况下,单侧加热CHF随临界含汽量的增加而减小,随入口过冷度的增加而增大;在较低含汽量范围内,单侧加热CHF随质量流速的增加而增大;在较高含汽量范围内则趋势相反。本文提出的单侧加热矩形通道CHF计算关系式在参数范围内计算精度良好。     

矩形窄缝通道轴向非均匀加热临界热流密度试验本体设计

矩形窄缝通道轴向非均匀加热临界热流密度试验研试验数据处理等,而试验本体的设计是试验研究能否正常开展的关键.因此,准确、合理的试验本体的设计,对于矩形窄缝通道轴向非均匀加热临界热流密度试验研究是非常重要的.本文介绍了矩形窄缝通道轴向功率按截断余弦分布的临界热流密度试验本体的设计方法和结果.试验采用电加热方式,通过改变试验本体沿轴向的壁厚来实现非均匀加热,本文还介绍了试验本体的绝缘措施,临界测量方法等.     

氟利昂CHF数据对压水堆工况下LUT-2006过冷CHF预测能力的评估

以R-134a为模化工质,在内径为8 mm的圆管中进行了临界热流密度（CHF）实验研究。讨论了R-134a的CHF参数变化趋势,评价了Katto的流体模化方法。结果表明,CHF仅受局部参数影响,长径比的影响可以忽略。R-134a的CHF参数趋势与典型水的CHF参数趋势相似。Katto的模化方法在低临界含气率甚至是负临界含气率下都有很高的精度。将R-134a的CHF实验数据通过模化方法转换成等效水数据,并与CHF查询表（LUT）-2006进行了比较。评价结果表明,即使在几乎没有过冷CHF数据的压水堆工况,LUT-2006仍具有很高的预测精度。      

扁矩形通道CHF试验研究及其CHF关系式的分析评估

间隙在 1～ 3mm的具有大宽度的扁矩形通道 ,其临界热流密度与通常圆管及方管内的相比 ,具有自己不同的特点。对此在尺寸为 80mm× 3mm ,加热长度为 4 0 0mm和 80 0mm的扁矩形通道上 ,进行了上升流及下降流临界热流密度试验研究。并在此基础上 ,结合试验数据 ,对一些CHF预测关系式进行了分析评估。     

Critical Heat Flux Prediction Method Based on Two-Phase Turbulence Model

In this paper, we present an analytical methodology to predict forced convective CHF (Critical Heat Flux) for DNB (Departure from Nucleate Boiling) type boiling transition that occurs inside of uniformly heated round tubes. Axial directional two-phase flow analysis was conducted based on one-dimensional two-fluid model and typical constitutive models. At the same time, the radial directional distribution of void fraction at any axial location was calculated based on the bubble diffusion model, which was coupled with two-phase turbulence model for boiling bubbly flow. The calculated void fraction showed the wall peak distribution, and was compared with experimental data, which was derived from subcool boiling experiments. IPNVG (Incipient Point of Net Vapor Generation), which means the starting point of two-phase flow analysis, was also investigated well, since it was revealed that IPNVG had a significant influence on CHF prediction. By using this methodology for calculating radial directional void fraction distribution, we carried out CHF prediction for water on the assumption that DNB would occur when the local void fraction near the heated wall exceeds a critical value. The predicted CHF agreed well with experimental data, and the accuracy was within about 20%.     

基于CFD方法的棒束通道内临界热流密度预测

为研究棒束通道内临界热流密度现象,采用基于对气、液两相分别建立基本守恒方程的欧拉两流体六方程模型和改进的壁面热流密度分配模型,利用CFD商用软件FLUENT 14.5对捷克大型水介质实验回路上开展的临界热流密度（CHF）实验进行数值模拟。通过计算获得CHF发生前、后计算域内重要热工水力参数的分布及CHF发生值,将CFD计算获得的CHF与实验测得值进行对比,结果表明,大多数工况的偏差在±30%以内,证明了欧拉两流体模型结合改进的壁面热流密度分配模型对CHF预测的准确性。本研究可为复杂结构的CHF预测提供依据。     

竖直加热圆管内过冷沸腾及CHF数值模拟

基于欧拉两流体模型和非平衡过冷沸腾模型,完成过冷沸腾数值模型的构建,并通过与Bartolomei单管过冷沸腾实验进行对比,验证模型的正确性。利用该模型计算得到圆管的沸腾曲线,将进入"临界区"后的第一个点作为偏离泡核沸腾(DNB)判定的标准,对高压、高流量下圆管内的DNB型临界热流密度(CHF)进行数值模拟,CHF数据取自最新(2006年)的查询表;计算中考虑质量流量、平衡含汽率和压力对CHF的影响,最终预测值与实际值符合良好,误差在15%以内。预测CHF出现的位置也与实际相符,表明本文提出的方法能够很好地模拟高压、高流量下圆管内的DNB型CHF。     

基于高斯过程回归的临界热流密度预测

准确地预测临界热流密度（CHF）对于反应堆的安全和运行十分重要。针对现有人工神经网络（ANNs）预测方法所存在的缺点,提出一种基于高斯过程回归（GPR）的CHF预测方法。首先对获取的当地条件下CHF数据进行预处理,将数据划分为训练集和测试集;然后,利用训练数据对GPR模型进行训练,并得到最优超参数;再利用训练好的GPR模型对CHF进行预测,并将结果与径向基神经网络（RBFNN）进行比较,同时分析了重要参数对CHF的影响趋势。结果表明,与RBFNN相比,GPR模型的预测结果具有更高的预测精度和更小的误差,且与对应的实验值吻合较好,其参数趋势符合通用的趋势变化规律。      

管内竖直向上流动水的临界热流密度研究

在高温高压回路上，对φ１０×１竖直管内临界热流密度现象进行了实验研究．实验参数范围为：压力ｐ＝６．３７～１４．７ＭＰａ；质量流速Ｇ＝５７１～５４６６ｋｇ／（ｍ２·ｓ）；人口欠热焓△ｈｉｎ＝９６～７４４ｋＪ／ｋｇ．通过实验，得出了在上述参数范围内的临界热流密度关系式，并用实验数据对Ｂｉａｓｉ关系式和Ｂｏｗｒｉｎｇ关系式进行了评价．     

矩形窄缝通道临界热流密度数值预测

利用已有的实验数据对Weisman模型和Kwon模型的计算结果进行计算与分析.结果表明:2套模型计算偏差分布趋势相似,但Kwon模型的分散度较小,精度更高.对于矩形窄缝通道,已有的汽泡壅塞模型预测精度较差;不宜将汽泡壅塞模型直接用于矩形窄缝通道.结合矩形窄缝通道自身的特性对其中的Kwon模型进行了拓展.改进后的模型具有...     

神经网络在CHF预测中的应用

利用人工神经网络理论对均匀加热垂直上升圆管内的临界热流密度（ＣＨＦ）进行预测和参数趋势分析。本研究采用局部条件假设,并选用Ｃｒｏｅｎｅｖｌｄ的ＣＨＦ查询表数据为本文神经网络训练的样本,采用训练成功的网络预测ＣＨＦ值可以得到比常规方法更好的效果,其均方差为１４．９％。     

环形通道内棒偏心和弯曲工况临界热流密度机理研究

本文分别从两种不同类型的临界热流密度（CHF）的触发机理出发,分析了内棒偏心和弯曲对CHF的影响。以氟利昂（R-134a）作为流动工质,在竖直向上流动的环形通道内开展了仅内棒加热的CHF实验研究。实验段包含3种形式：同心、偏心和弯曲。偏心实验结果表明：在高过冷工况下,内棒偏心将对CHF造成惩罚,且偏心率为0783的实验段对CHF惩罚更严重;在低过冷工况下,偏心效应减弱。高压高质量流速工况,空泡漂移效应会导致偏心率为0783的CHF大于偏心率为0435的CHF。弯曲实验结果表明：小闭合度的弯曲对CHF几乎没有影响。大闭合度的弯曲对于低质量流速的Dryout型CHF,弯曲棒会破坏液膜的稳定性;对于低质量流速的DNB型CHF,空泡漂移效应远小于偏心通道,弯曲的CHF小于相同最小间隙下偏心的CHF。     

外侧加热环隙流道自然循环流动沸腾临界热负荷分析研究

对外侧加热的竖直环隙流道自然循环流动沸腾临界热负荷的变化规律进行了理论研究,对临界热负荷计算中使用水力当量直径和加热当量直径的合理性进行了对比分析,给出了临界热负荷简化计算公式,公式计算值与文献实验结果十分吻合。