强迫循环冷阱捕集杂质研究

基于冷阱内部传热传质相关理论,建立了强迫循环冷阱捕集杂质模型。建模过程中,提出了适用于回热器内置非等温冷阱传热计算方法,并进行了程序编译。计算结果表明:随着捕集时间的增加,冷阱捕集杂质总质量及捕集效率均增加,但变化的幅度均逐渐减小;Na K合金中的杂质主要沉淀于金属丝网上,金属丝网捕集杂质的质量较3个壁面捕集杂质的总量大得多;金属丝网的网格长度越短、丝径越大,越利于捕集杂质,但网格长度较丝径对捕集时间的影响更大。     

CEFR一回路冷阱更换过程中的钠钾合金灌装

介绍了中国实验快堆(CEFR)一回路2#冷阱更换过程中的钠钾合金灌装方案,灌装回路的设计、建造及调试,灌装过程安全防护措施和废钠钾合金的处理,并向CEFR备用冷阱内灌装447.4kg钠钾合金,对废钠钾合金进行处理。结果表明,所采用的钠钾合金灌装方法、钠钾合金回路活接头冷冻拆卸技术、钠管道切割除钠技术、废钠钾合金处理方法安全可靠,人员安全防护措施得当。本文方法也可用于指导CEFR一回路1#冷阱的更换。     

中国示范快堆高性能冷阱净化能力试验研究

钠冷快堆采用冷阱作为净化钠中杂质的设备,目前中国实验快堆（CEFR）的冷阱净化杂质能力不能满足中国示范快堆（CFR600）各钠回路中杂质的净化需求。本文通过开展高性能冷阱净化能力试验,获得了不同温度下冷阱的溶解速率、净化速率、捕集能力和杂质容量。这些性能指标均达到了预期值,其捕集能力是CEFR一回路冷阱的2.33倍,是二回路冷阱的1.91倍。试验研究结果为CFR600冷阱结构的优化设计及冷阱性能分析软件的开发提供了依据,满足了CFR600一、二回路和乏组件转换桶钠净化系统关键设备的需求,实现了自主研发的高性能冷阱在CFR600工程上的成功应用。     

液态锂铅回路冷阱过滤芯捕集效率数值分析

液态锂铅纯化技术是聚变堆锂铅包层关键技术之一,冷阱是锂铅在线纯化的常用装置。鉴于冷阱过滤芯捕集杂质的效率难以在线测量,本文利用Fluent中离散相模型(DPM模型)对某些影响过滤芯捕集效率因素进行了数值模拟,得出了三种规格单层过滤芯周围的离散相浓度场分布及捕集效率。结果显示:在考虑杂质结晶析出速度的前提下,增大流体速度和降低过滤芯孔隙率可以提高过滤芯对杂质的捕集效率,且速度增大到一定数值之后,过滤芯对杂质捕集的效率增速减缓。相关结果可为冷阱过滤芯的的优化设计及液态金属流速的确定提供理论依据与参考。     

CLAM钢异径管冷成形数值模拟及试验研究

研究高质量CLAM钢管件的成形性能对聚变堆管路系统制造具有重要意义.利用有限元方法对CLAM钢异径管冷成形过程进行了数值模拟.研究了成形过程中速度矢量的变化情况,并分析了异径管成形过程中的应力、应变分布及冲头推力变化;使用摩擦系数较小的表面涂层对管坯润滑处理后进行了冷成形.研究表明,在几何尺寸及厚度分布方面,实验结果和...     

聚变堆用CLAM钢管件冷推弯成形数值模拟及试验研究

为解决CLAM钢的冷成形困难的问题,争取使其早日服役于核聚变环境,利用有限元数值模拟软件对CLAM钢管材的室温冷推弯过程进行了数值模拟,对影响弯头冷成形的工艺参数进行了优化以及对冷成形效果进行预报,由此确定了相对优化的工艺参数;并使用摩擦因子约为0.07的表面涂层对管坯进行润滑处理,结合有限元模拟结果进行了实际冷成形。研究表明,在厚度分布以及表面质量等方面,实验结果和模拟结果吻合,实际成形效果优良。因此,数值模拟的优化计算可以较好地指导聚变堆用难变形材料CLAM钢弯头的室温冷成形。     

铅铋螺旋管壳侧流动传热数值模拟研究

为研究铅铋螺旋管式直流蒸汽发生器（H-OTSG）壳侧的流动传热特性,提出了一种用于螺旋管束内铅铋流动传热特性的数值模拟方法。基于现有的相关实验数据,对不同湍流模型进行了验证,在验证数值模型可靠性的基础上,对铅铋H-OTSG壳侧进行数值模拟,以分析流速和螺旋升角对其传热和阻力特性的影响。结果表明,H-OTSG壳侧流动阻力和换热均随流速和螺旋升角的增大而增强。流速增大会显著增强流场均匀性,螺旋升角增大会影响涡旋分布并加强交混。本研究为铅铋螺旋管流动传热特性研究和设计优化提供参考。     

波浪管内流场与传热及阻力特性数值模拟

参照波浪管单管换热的实验数据,选用Fluent软件中的不同湍流模型和壁面处理方法,对波浪管换热器的换热系数和压降进行计算,通过比较计算结果,确定可用于波浪管内流动传热特性模拟的计算方法。在此基础上,进一步分析流体在波浪管内部的流场结构和传热特性。分析结果表明：RNG k-ε模型配合增强壁面处理方法得到的计算结果与实验值最为接近;与直管相比,波浪管的换热系数和阻力系数的增加幅度在低Re下较大,而在高Re下较小,其中换热系数和阻力系数增加幅度最大的位置均出现在各弧段交接处,即曲率反向的位置。计算结果可为强化传热管设计及其优化提供支撑。     

摇摆条件下窄矩形通道内流动传热特性数值模拟

建立窄矩形通道在摇摆条件下湍流流动的物理数学模型,应用数值分析方法模拟窄矩形通道的三维非稳态流动的传热过程;考察摇摆条件下通道内流动阻力和换热性能及其随雷诺数Re、摇摆周期T及摇摆幅度max影响的变化规律。结果表明,摇摆状态下窄矩形通道内速度场呈周期性变化;时均摩擦系数favg和时均努塞尔数Nuavg比非摇摆工况下的结果大,Nuavg满足拟合公式0.851 0.4Nu 0.023Re Pr;在相同Re和摇摆周期T下,通道内流体摩擦压降和Nu的变化幅值随max的增大而增大,其变化周期等于T;在相同Re和max下,摩擦压降pf和Nu的变化幅值随T的增大而减小,其变化周期等于T。     

C形换热器一二次侧流动传热耦合特性数值模拟研究

C形换热器是第三代反应堆非能动余热排出系统中的主要设备。为研究其一、二次侧流动传热耦合特性,本文建立了C形换热器全尺寸物理模型,进行了不同结构参数和热工条件下的数值模拟研究,获得了一次侧流场的温度、速度、压力分布以及传热管间的流量分配变化规律,分析了进口流量、进口温度、进口位置等对流量分配和流动阻力分布的影响,以及浮升力和惯性力对流量分配的影响机理。结果表明,流量分配不均主要由热虹吸现象导致,且进口管道位置对于流量不均匀性的改善不明显。     

竖直圆管通道内超临界水传热实验及数值模拟研究

为了对超临界水冷堆概念设计参数范围内超临界水的传热特性有进一步的了解,通过实验和数值模拟的方法对竖直上升圆管通道内超临界水的传热特性开展了研究,用实验数据对现有传热关系式和CFD计算模型进行了评估。通过实验数据与现有经验关系式的对比,发现现有大多数超临界传热关系式能够对本实验的壁温进行预测。使用实验数据对CFD模型进行了评估,结果表明在本实验参数条件下SST模型和RNG k-ε 模型的计算壁温与实验数据趋势基本一致。     

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。     

竖直圆管内超临界水传热特性数值模拟

为深入研究超临界水的传热特性,利用计算流体力学（CFD）软件,完成了国际原子能机构(IAEA)关于竖直圆管内超临界水传热特性数值模拟的标准题计算,得到了与试验值符合较好的结果。通过研究发现：剪切应力输运（SST）模型可较好地反映超临界水的传热特性,但对网格敏感,需适当的网格相匹配,适当值的选取可能与超临界水所处的状态有关。这些结论对超临界水传热特性的数值模拟有指导意义。     

同位素热源火灾事故环境模拟试验及仿真分析

为考核空间同位素热源火灾事故安全性,开展了同位素热源火灾模拟试验及数值仿真研究。提出了同位素热源火灾模拟试验及试验系统设计的相关方法;对热源火烧环境热响应特性进行了数值仿真,探讨了预热阶段产品表面辐射率、对流换热系数等的影响,以及运输及发射剖面火灾事故热源热响应特征;基于仿真结果开展了某空间同位素热源火灾模拟试验。结果表明,预热阶段,产品温度主要受目标预热温度、表面辐射率等因素影响;火烧阶段,产品烧蚀层温度上升较快,发射场事故下热源各层温升速率较运输事故下的大,但放射性同位素芯块仍处于安全温度;试验中火焰呈火羽流形态,具有大尺度 低频率扰动特征,火焰熄灭30 min后,热源表面温度降至约180 ℃,整体结构良好。     

超临界水四棒束传热数值分析

超临界水冷堆(SCWR)开发的关键是棒束内超临界水(SCW)的热工水力特性。本文针对超临界水四棒束流动传热实验进行CFD数值模拟,SSG湍流模型的计算结果与实验结果吻合良好。分析结果表明,流动方向对棒束截面内流量分布有显著影响。与下降流相比,尽管上升流时棒束间流动搅混较弱,但上升流时棒束截面流量及壁面周向温度分布更加均匀,加热棒壁面温度更低。可见,棒束横截面上的流量分布是影响加热棒壁面流动传热的主要因素。     

CEFR整体冷钠池及其辅助系统温度场三维数值模拟

利用流体力学软件CFX对中国实验快堆（CEFR）整体冷钠池及其辅助系统进行详细稳态模拟计算,并验证运行工况下的热工设计。计算结果表明：冷钠池内存在热分层和热分区现象,确实存在冷钠池上板的高温区,同时泵腔室上部的温度较其他区域的高。本工作为反应堆功率提升及运行提供了技术准备。     

基于CFD方法的非能动余热排出系统数值模拟

本文应用FLUENT软件对APl000的非能动余热排出热交换器和换料水箱进行了数值模拟,分析了不同c型传热管数量和冷却剂入口温度对热交换器换热性能和换料水箱内热分层、自然循环现象的影响。分析表明,总体通流面积不变,随着传热管数量增加,热交换器出口温度变小,水箱水温整体提升,热分层现象显著,自然循环趋势明显;质量流量不变,随着冷却剂入口温度的增加,入口流速增加,热交换器出口温度变大,但降温幅度也变大,水箱平均水温升高,热分层范围扩大,自然循环流速加快。