垂直上升管内密度波不稳定性的研究

在低压自然循环水回路上，对垂直上升管内两相流动密度波不稳定性进行了实验研究，实半记录了不同工况下的脉动曲线，用多元线性回归这实验数据进行拟合，得出一个低压两相自然循环密度波的稳定性判据准则式，实验参数范围为，系统压力Ｐ＝０．２１～１．７５ＭＰａ，质量流速Ｇ＝３４５～１９４７ｋｇ／ｍ＾２．ｓ，进口对冷度△Ｔｓｕｂ＝６～６０℃，加热功率Ｑ＝２．３～２４ｋＷ。     

并列螺旋管圈管内两相流不稳定性程序OTSGI

研究了螺旋管直流蒸汽发生器两相流不稳定性。利用线性化频域理论，采用分相模型，考虑一邓管壁动态特性，建立了螺旋管直流蒸汽发生器两相充不稳定数学模型，编制了计算ＯＴＳＧＩ，分析了人口节流圈、系统压力等因素对不稳定性的影响，给出了螺旋管直流蒸汽发生器两相不稳定区域。     

管束外垂直上升汽液两相流沸腾传热特性的数值模拟

以唐琦琳的管束外垂直上升汽液两相流沸腾传热试验台为原型,进行基于CFX的管束外垂直上升汽液两相流沸腾传热特性数值模拟,得出了不同入口温度、热流密度、质量流速下管束外狭窄通道的热工水力特性。沿管束高度流体温度的模拟结果与实验结果的最大相对偏差为3.5%,从而证明了数值计算的有效性和正确性。在此基础上,探讨了汽液两相流速度分布、沸腾压降与含汽率及其影响因素。     

垂直上升管内泡状流压力波传播

研究了垂直上升管内气液两相泡状流压力波的传播速度和衰减规律,为了提高压力波测量精度．实验中设计了不影响两相流动结构的调频式压力扰动装置．实验结果表明,随着含气率的增加,泡状流中压力波波速开始陡降,当含气率大于0．05以后波速缓慢下降;衰减系数随含气率的增加连续增加：工质的流速对压力波的传播没有影响;压力波的传播速度及其衰减与扰动频率有关．随着扰动频率的增加,波速及其衰减都增加本文实验验证了泡状流压力波色散特性的临界频率现象．即高于临界频率．压力波的色散特性消失．在本试验条件和参数范围内．临界扰动角频率为300Hz．     

垂直上升矩形流道内气液两相流流型图的数值模拟

两相流流型在分析换热、流动不稳定性以及临界热流密度方面具有基础性作用.本文基于VOF(Volume of Fluid)多相流模型,对垂直上升矩形流道内气液两相流动进行数值模拟,表观气速0.1～110 m/s,表观液速0.1～3.2 m/s.得到了流道内气液两相流的主要流型:泡状流、弹状流、搅混流和环状流,分析了流道内截面含气率分布与流型的对应关系,以及截面含气率与气液两相流容积含气率的关系;分析了各种流型下的压降分布特性,并绘制了基于气液表观动能通量的不同流量下气液两相流的流型图,直观的表示出各种流型的分布区域及各流型间的流型转换边界,与已发表文献的实验结果对比符合较好.     

垂直上升管内两相流空泡份额径向分布

对于两相流空泡份额分布的实验研究,通常只能在有限工况下进行,而对其基本现象的描述也仅局限于特定的实验工况。为此,本文总结分析了以往一些研究者的实验结果,对圆管内垂直上升两相流空泡份额的径向分布情况进行了比较系统的描述。根据这些结果,进一步分析得出了典型的垂直上升流中空泡份额径向分布曲线与流型的对应关系,通过与已有实验结果的比较,说明该对应关系无论从实验结果还是机理解释上都是可信的。     

双探针两相流测量机理的数值模拟

基于流体体积函数(VOF)模型,通过用户自定义标量方程(UDS),建立电导探针测量气-液两相流参数的基本模型。采用所建立的模型对垂直圆管气-液两相流双探头电导探针测量过程进行模拟,得到气泡流动过程中探针外部空间的电场分布。模拟结果显示:气泡通过探针时会引起的电流电压的巨大变化;电流电压分布不受噪声信号、气泡形状变化以及电流电压信号响应滞后的影响。通过模拟得到,当气泡经过探针时会产生电流和电压的近方波信号,该结果能真实反映探针测量气-液两相流的基本过程。     

两相流不稳定性的建模与分析

因为两相流流动不稳定性的实际重要性，特别是为了沸水堆(BWR)的运行和安全，已经作出很大努力来理解导致流动不稳定的物理现象，并开发出计算工具来模拟动态沸腾系统的稳定与不稳定边界、本文的目的就是对以下内容做一个回顾：两相流动力学建模；流致不稳定性的分析方法；一个大类系统中模型和方法的选择对预测结果的影响，包括BWR中的中子耦合脉动。     

非均匀加热蒸发管内两相流动不稳定性数值分析

针对蒸发管非均匀加热工况,采用包含水平、倾斜上升、垂直上升和垂直下降流动的优化内螺纹管,建立了基于均相流模型的蒸发管数学模型,采用时域法模拟了蒸发管内两相流动不稳定性。计算了不稳定发生时,进口流量在各时间点的数值,并与Siemens公司的计算结果进行了对比,结果符合良好,表明本文采用的数学模型和数值方法在模拟两相流动不稳定性上具有一定的可靠性。分析了系统参数对两相流动不稳定性的影响,并与均匀加热工况进行了比较。结果表明:非均匀加热工况系统参数影响规律与均匀加热工况具有相似性,增加进口压力或进口流量系统的稳定性提高;减小进口阻力系数或增大出口阻力系数系统的稳定性降低。     

外加扰动下垂直管内气-液两相流空隙波特性

采用双环电导探针技术实验研究了外加扰动对垂直上升管内气-液两相流空隙波特征的影响。研究结果表明,气-液两相流空隙波对外加周期性扰动具有频率选择性。在泡状流区,低频扰动能诱发与扰动等频的空隙波;在泡状流／弹状流转变区,低频扰动能加速气泡合并,促进泡状流向弹状流转变;而在弹状流区空隙波特征对外界扰动并不敏感。空隙波的传播速度受外界扰动频率的影响,随着扰动频率的增大,空隙波波速先减少又增大。本文的实验研究发现,存在对气-液两相流空隙波特征影响最为显著的临界扰动频率,在本实验条件和参数范围内,该临界扰动频率为20Hz。     

沸腾两相自然循环系统动态不稳定性的数值分析

在先进核反应堆中 ,为克服沸腾两相自然循环系统沸腾起始点和干涸点等突变点处的数值稳定性问题 ,本工作在EICE算法 (extendedimplicitcontinuous fluideulerianmethod)基础上发展了数值仿真算法AEICE ,对可能存在的两相自然循环系统的动态稳定性进行了分析。分析结果表明 :增大系统压力和增加入口欠热度均将增大两相自然循环系统的稳定区域。经比较 ,计算结果与实验数据符合较好     

非线性振动下水平通道内气液两相流动研究

在地震等行为产生的非线性振动下,两相流体会影响回路传热并对装置结构进行冲击,因此对气液界面行为的把握对核安全具有十分重要的意义。本文通过将振动装置与两相流实验回路相结合的方法,对非线性振动下水平通道内气液两相流问题进行了实验研究。基于FLUENT平台,结合动网格模型及UDF编程手段建立了数学模型,并对数学模型进行验证。研究结果表明：模拟结果与实验结果具有很好的一致性;振动工况下气液两相流动形式不同于稳态工况,会出现更复杂的气液界面,主要流型有泡状流、弹状流、搅拌流、波状流及环状流;瞬时摩擦压降的波动幅度随振动幅度和频率的增大而增大,且与振动幅度相比,振动频率对其影响更大。     

Numerical approach on the performance prediction of a gas–liquid separator for TMSR

In this paper, the numerical simulation for the gas–liquid flow in a separator applied in the fission gas removal system for thorium molten salt reactor was investigated. The numerical model was established in the frame of Eulerian–Eulerian approach, in which the modeling of the forces acting on the bubbles was introduced. Based on the model, numerical simulations with three flow rates were carried out. Three key parameters (the pressure loss, the separation length, the liquid entrainment ratio) concerned with the separation performance were compared between the numerical results and the experimental data, the results indicate that the calculated results agree well with the experimental data. Hence, the numerical approach shows a promising tool for the performance prediction and the optimization of the gas–liquid separator.     

Flow Simulation and Optimization of Plasma Reactors for Coal Gasification

This paper reports a 3-d numerical simulation system to analyze the complicated flow in plasma reactors for coal gasification, which involve complex chemical reaction, two-phase flow and plasma effect. On the basis of analytic results, the distribution of the density, tempera-ture and components‘ concentration are obtained and a different plasma reactor configuration is proposed to optimize the flow parameters. The numerical simulation results show an improved conversion ratio of the coal gasification. Different kinds of chemical reaction models are used to simulate the complex flow inside the reactor. It can be concluded that the numerical simulation system can be very useful for the design and optimization of the plasma reactor.     

基于流热固耦合的核电蒸汽发生器传热管热应力数值模拟

以大亚湾核电站蒸汽发生器为原型,基于相似模化原理建立了蒸汽发生器简化物理模型。采用两流体模型及热弹性力学基本关系式分别描述气液两相流沸腾相变过程和热应力变化规律。利用CFX对一、二回路侧流体流动传热及与传热管的耦合换热过程进行了数值模拟,并在ANSYS WORKBENCH中实现了流体温度场载荷向结构的传递,进而对传热管进行稳态热分析和热应力分析。计算结果表明：二回路出口质量含汽率为24.5%,冷却剂出口温度为296.2 ℃,均与大亚湾蒸汽发生器实际运行参数相符;传热管热应力与其壁面温差分布一致,且沿壁厚方向先减小后增大,并存在中性层,传热管最大热应力为54.5 MPa。研究结果为蒸汽发生器的优化设计及安全运行提供了一定的理论支撑。     

壁面性质对蛇形微通道流动特性的影响

采用CLSVOF方法,以空气和水为介质,对不同壁面性质的矩形截面蛇形微通道内气液两相流动进行模拟研究。验证模型的合理性后,改变粗糙度及雷诺数Re,讨论其对泊肃叶数Po和努塞尔数Nu的影响并分析其影响机制;改变壁面接触角及粗糙度,探讨其对微通道内流体流动的综合影响;由于蛇形微通道特有的回转弯道,针对几种具有不同壁面性质的通道组合情况对流体流动特性进行研究。计算结果表明,壁面粗糙度的增加对Po的影响高于Nu,且可强化传热;壁面粗糙度对亲水壁面与疏水壁面的影响效果相反;当直微通道为亲水性光滑壁面、回转弯道为疏水性粗糙壁面时,其传热效果更好。     

低压下两相自然循环流动不稳定性的实验研究──（Ⅰ）机理探索

对两相自然循环流动不稳定性问题进行了机理性实验研究,系统压力范围为０．１ＭＰａ－０．４ＭＰａ。通过实验,分析了不稳定流动的机理,并根据其内在特性总结出两类主要的不稳定流动,为深入进行理论研究打下了良好基础。     

低压下两相自然循环流动不稳定性的实验研究──（Ⅱ）影响因素的研究

通过对低压下不同工况系统实验研究，总结了包括系统压力、进口过冷度、加热段进出口阻力、加热段管径等对流动不稳定的影响，并对实验数据进行了综合，得出了一个无量纲关系式。     

Two-Phase Flow Instability at Low Flow Rate Conditions

Instability of two-phase flow at low flow rate conditions is investigated analytically and experimentally. By applying the drift flux model, a linear analysis is conducted to study the effect of slip which is considered to play an important role at low flow rate conditions. Results obtained are compared with those of other analytical works and the reason for apparent variations is discussed. Some notes are also given on the lumped parameters which govern instability characteristics, and on the often-observed relation between the period of oscillation and the transit time.

Experiments are conducted using R-113 at the test fluid. The results are analyzed in terms of the stability boundary and the period of oscillation. In the analysis it must be assumed that the flow is laminar. It is found that the instability observed experimentally is typical in the gravity term of the heated section is the dominant destabilizing term in the momentum equation.