流量波动条件下圆管内流动换热特性数值研究

对流量波动条件下核动力装置系统圆管内流体的流动换热特性进行了数值研究,重点研究了波动周期、波动振幅两个因素对流动换热特性的影响。结果表明:流量波动时,通道内的摩阻系数和壁面换热系数均随时间周期性波动,且波动周期与流量波动周期相同;波动周期增加,摩阻系数波动幅值减小,壁面换热系数波动振幅变化不明显;相对振幅增加,摩阻系数波动幅值增大,壁面换热系数波动振幅增大。     

水平圆管临界热流密度实验研究

对水平圆管内低质量流速临界热流密度(CHF)进行了实验研究和分析。实验研究发现,水平流动圆管沸腾临界发生在圆管加热壁面顶部。通过对沸腾临界发生时圆管出口的质量含汽率和流型进行分析发现,本文研究的参数范围内沸腾临界时的出口含汽率高,流型为环状流,沸腾临界类型为干涸型(Dryout)。将经验公式预测值与实验结果进行比较发现,Bowring公式和Lookup table的预测值远大于CHF的实验值。导致此现象出现的主要原因为:Bowring公式和Lookup table是基于竖直流动CHF实验数据开发的模型,水平流动时在重力的作用下环状流液膜呈非均匀分布,顶部液膜干涸提前触发沸腾临界造成CHF值降低。     

恒定载荷下纤维复合材料圆管失效分析

纤维复合材料圆管是某型设备中的关键部件,其损伤容限的确定是研制过程重点关注对象。为研究其在承受恒定载荷条件下的损伤特征,基于纤维增强的复合材料的基本失效模式（基体开裂、分层、纤维断裂及脱粘）,结合纤维复合材料圆管的工作特点,采用目视法、金相法、敲击法、X射线显微观察法等,从多种角度对不同受载条件下的圆管内部形貌进行了观察与测试,以间接反映恒定载荷对圆管机械力学性能的影响。根据测试结果对圆管的失效过程进行了初步描述,确定了本圆管在恒定载荷下的失效原因为纤维与基体脱粘,并对工艺提出了改进建议。     

横向阻尼系统

讨论了横向阻尼系统的参数与加速器参数及阻尼速度的关系，给出决定阻尼系统参数的计算公式。提出并分析了常电压阻尼系统。对同一加速器及同样的阻尼速度，这种阻尼系统需要的阻尼电压低于通用的正比阻尼系统所需要的最大阻尼电压，可以用较少的阻尼系统功率达到同样的阻尼效果。这一思想同样可应用于纵向阻尼系统和随机冷却系统。     

双自由度流致振动恒温圆管热流固耦合特性

针对单根恒温圆管双自由度流致振动-换热耦合特性,分析了结构振动响应以及温度场、平均努塞尔数和最大局部努塞尔数位置的变化规律。结果表明,在雷诺数为100、质量比为1.37和折减速度为5时,圆管振动轨迹为逆时针型式的"8"字形,横流方向振幅远大于顺流方向振幅;旋涡脱落模态为2S,涡脱会引起后驻点附近局部努塞尔数的突增;不同时刻,振动圆管最大局部努塞尔数的位置均不同程度地偏离前驻点;振动圆管的平均努塞尔数明显大于固定圆管,相比固定圆管最大增加5.73%。     

垂直圆管内超临界水传热关联式研究

基于圆管内超临界水传热试验数据建立传热系数的预测关联式。将本文关联式和相关文献关联式预测结果与试验数据进行对比,全面比较各关联式的适用性和通用性。结果表明:本文建立的关联式具有较宽的预测范围,不仅可以预测超临界水正常传热,还可以预测传热强化和传热恶化等典型传热行为。     

摇摆条件下圆管内的摩擦阻力模型

对摇摆条件下的层流和湍流流体的受力特性进行了分析。从Navier Stokes方程出发建立了摇摆条件下层流和湍流流体的流动模型,推导出了摇摆条件下圆管内层流和湍流流体的速度表达式和摩擦阻力系数表达式。分析了摇摆条件对流体流动特性的影响机理。将理论模型与实验结果进行了比较验证,两者较为吻合。     

摇摆条件下圆管内层流摩擦阻力的理论研究

建立了摇摆条件下圆管内的层流流动模型,推导出无量纲化的速度表达式,得到摩擦阻力系数关系式。在所有附加力中,只有切向力对流体产生影响,离心力和科氏惯性力的影响相互抵消。平均摩擦阻力系数与非摇摆条件下的表达式相同。摇摆运动对层流摩擦阻力系数的影响随着雷诺数(Re)的增加而逐渐减小。     

双跨换热器传热管在静水中阻尼特性的研究

本文对双跨换热器传热管在静水中的结构阻尼与粘滞阻尼作了简介,并对在总阻尼中占主导地位的挤压膜阻尼作了较深入的讨论。Mulcahy 于80年代初提出的挤压膜阻尼数学模型是较为完善的,其缺陷是未计入管子振幅的影响,本文对它进行了修正。为了验证理论分析的结果,笔者对双跨传热管在静水中的挤压膜阻尼作了实验研究,得出挤压膜阻尼与中间支承板厚度、管子-中间支承板间隙以及管子振幅之间的关系。     

圆管通道底部再淹没过程实验研究

为验证和优化再淹没模型,通过实验研究了圆管通道内再淹没阶段流动换热特性,获得了不同工况下壁面温度的变化规律,实验工况范围为：入口冷却剂流速3~15 cm/s、入口过冷度15~75 ℃、初始壁面峰值温度340~600 ℃、实验压力0.2~0.4 MPa、加热功率1.3~2.3 kW/m。分析了初始壁温、冷却剂入口温度、入口流速及加热功率对骤冷时刻与骤冷温度的影响。结果表明,骤冷时刻与骤冷温度均随初始壁温、冷却剂入口温度以及加热功率的增加而增加,随入口冷却剂流速的增加而减小。     

螺旋管结构动力特性分析

利用弯管自由振动的解析表达式 ,对夹角为 135°、两端固支的螺旋管扇形结构进行自由振动分析。通过给出振型函数和相应的边界条件 ,半解析地确定了螺旋管扇形结构的各阶频率和振型。所得结果与Chen的实验数据相一致。     

采用变化附加阻尼的快堆堆芯组件抗震分析方法的研究

对快堆堆芯组件进行的抗震分析需要考虑冷却剂与堆芯组件之间的流固耦合作用。在之前的分析中,大多数人将流体附加阻尼处理为定值。实际上冷却剂对组件的作用还随着组件间的间隙变化而变化,其带来的附加阻尼应为变量。为更准确地模拟堆芯组件的振动,本文采用变化附加阻尼对快堆堆芯组件的抗震分析方法进行了研究。建立了快堆堆芯单排（5根）堆芯组件的抗震分析计算模型,对该模型进行了附加阻尼为定值和随间隙变化两种情况下的抗震分析,结果显示了考虑变化附加阻尼的堆芯组件抗震分析方法的可行性与有效性。本文所使用的模拟方法更为贴近堆芯组件的振动情况,为更为真实地模拟快堆堆芯组件的地震响应打下基础,这也有助于减少结构设计的保守性,具有一定的工程价值。     

蒸汽发生器蒸汽管箱的应力分析

高温一级部件的应力分析涉及载荷控制的应力限值及应变和变形限值的计算。本文描述了蒸汽发生器蒸汽管箱的高温应力分析方法、步骤,并给出了最终评价结果。     

圆柱形电离室的能响补偿

电离室由于其具有结构简单、使用方便的特点,目前仍被广泛应用于辐射监测领域。用于X、γ射线测量时,必须研究电离室的能量响应,并通过能响补偿使其灵敏度在一定的误差范围内是与入射X、γ射线的能量无关的常数。利用蒙特卡罗方法,模拟计算了圆柱形电离室对X、γ射线的灵敏度和能量响应;并根据计算结果的规律,对圆柱形电离室的能量响应进行了补偿,给出了补偿参数的最优范围。     

屏蔽式冷却剂泵的减振降噪测试分析

对核动力装置屏蔽式冷却剂泵的减振降噪进行了测试与分析。通过现场测试和数据处理分析，不仅识别出各部件的振动频率，获得了各部件振动测量面上平均速度有效值的平方占全部振动有效值的平方和的百分比(能量比)，同时发现了轴承部件的故障，还进行了温度和流量对辐射噪声影响的研究。     

核电厂负刚度阻尼隔震结构的地震响应研究

隔震技术能有效减小核电厂上部结构的加速度响应,但强地震作用下隔震层位移过大会导致管道断裂。本文基于曲面运动原理及预压弹簧伸缩特性提出了一种负刚度阻尼系统,通过球铰在拱球面曲线运动实现负刚度特性,并在弹簧压缩方向提供黏滞阻尼性能。提出了负刚度系统的理论恢复力模型并进行了力学特性分析,设计了负刚度装置并完成了静力试验,结果显示理论恢复力模型与试验结果的一致性较理想。将核电厂负刚度阻尼隔震结构与核电厂隔震结构进行了地震响应对比分析,比较了不同地震波输入下的地震响应。结果表明负刚度阻尼系统可有效同时减小核电厂上部加速度响应和隔震层位移响应。     

蒸汽发生器传热管可靠性的贝叶斯分析

１９８７～１９９１年世界压水堆核电站蒸汽发生器传热管因各种原因所起的堵管数据；运用贝叶斯统计理论对蒸汽发生器寿命进行了可靠性分析，贝叶斯方法是个人信念，经验，统计数据和抽样信息的综合，因而显得比传统统计法更价值，文中估算结果的合理性表明了这一点。     

固支简支端部边界条件下同轴圆柱壳体的流致不稳定性研究

基于Paiedoussis等同轴圆柱壳体流致不稳定性的数学模型和研究方法，分析了固支－简支端部约束条件下同轴圆柱壳体系统的流致不稳定性，结果表明：同两端固支相比，固支－简支端部边界下壳体系统的失稳临界流速更低。     

U型管阵流体弹性不稳定性分析

从U型管振动方程出发,推导出 U 型管阵流体诱发振动方程,给出了管阵出现流体弹性不稳定性临界流速的计算方法及算例。结果表明:管阵的临界流速与其频率取 U 型管阵中各管子一阶频率平均值的直管管阵的流速基本一致。     

支承板支撑多跨管束流致振动试验研究

本文针对支承板支撑4跨传热管直管束开展流致振动基础试验。试验件由49根旋转正三角形布置的模拟传热管组成,传热管两端固定,中间3处采用支承板支撑。试验测量获得了单向横流冲刷和双向横流冲刷下不同进口流速传热管束的振动特性,获得振幅、频率、临界雷诺数等关键信息。结果表明,双向横流冲刷下的传热管较单向横流冲刷下的在更低雷诺数下发生失稳,两种流动方式下传热管发生失稳时加速度峰值频率均为104Hz,该值与单跨两端固支模型的理论计算固有频率非常接近。研究结果可为传热管束流致振动数值模拟分析提供验证。