燃料棒束格架不同尺寸条带流致振动实验研究

为了深入认识燃料棒束格架条带流致振动特性，本文采用各种不同尺寸的平直条带进行流致振动实验研究，并获得了条带的流致振动特性。在实验研究范围内，条带的振动响应分为湍流激振与涡激振动2部分。湍流激振响应以条带的一阶模态为主，且条带湍流激振响应随流速的增加而增大。对于涡激振动，实验测得的St数范围在0.2~0.25之间；通过对实验数据进行分析，观察到了锁频现象。对于同一条带，低阶模态锁频范围比高阶的大；对不同厚度条带，随着厚度的增加，同阶模态锁频范围逐渐变小；对不同长度条带，长条带的同阶模态锁频范围比短条带的大。      

钠冷快堆熔融物碎片流重定位行为数值模拟研究

钠冷快堆发生堆芯熔毁后，熔融物碎片堆积于堆芯捕集器或下封头内，从而形成碎片床。碎片床的形态结构对其冷却性能具有重要影响。然而，液态金属钠为非透明介质，难以通过可视化实验研究熔融物碎片流重定位的瞬态过程。本文建立了一种CFD-DEM耦合数值计算模型以模拟熔融物碎片流在液态金属钠中的重定位行为，通过实验数据验证了模型的正确性，并研究了熔融物碎片直径对碎片流冷却特性和碎片床形态结构的影响。本研究结果可为堆芯碎片床冷却特性研究提供指导，对钠冷快堆中堆芯捕集器的设计和布置等严重事故缓解措施的制定具有参考价值。     

RELAP5／MOD2和CATHARE两相临界流模型的评价

分析和评价了2个程序中的两相临界流模型。指出RELAP5/MOD2在上游低欠热度或低含汽率条件下计算的临界流量偏低并不能反映几何尺寸(L/D)对临界流量的影响。CATHATE临界流模型较完善,它计算的临界流量与实验符合得很好。建议用非均匀热不平衡声速来修改RELAP5/MOD2的两相临界流判据,或者补充短喷管和孔板的临界流量实验关系式或实验数据,以改正RE-LAP5/MOD2的上述2个缺点。     

超声波和银媒介电化学氧化处理有机废液的协同效应研究

以批式法研究超声波强度对超声波和银媒介电化学氧化协同处理有机废液电流效率的影响。实验结果表明：几乎所有实验的最大电流效率均在100％～140％间，超过理论最大值（100％），据此推断，超声波与银媒介电化学氧化的协同效应显著；但在首次处理时，超声波强度的变化对电流效率影响较小，二次处理时，在只有超声波而无Ag^2＋情况下，超声波强度对破坏效率影响显著。     

脉动流下棒束通道内流场与湍流特性的PIV实验研究

事故条件下路基核反应堆以及受到海洋条件附加惯性力影响的浮动核反应堆一回路冷却剂会处于非稳定流动状态,进而改变冷却剂的流动和传热特性,影响反应堆的安全运行。本文应用锁相粒子图像测速（PIV）以及折射率匹配技术分别对脉动流条件下有无定位格架棒束通道内瞬时速度进行了测量。实验结果表明：对于不带定位格架的棒束通道,加速使得靠近通道壁面附近流体速度变大,而靠近中心区域流体速度变小。此外湍流强度分量随流体加速而逐渐变小,随流体减速而逐渐增加。对于流向压力梯度驱动的周期性脉动流,横向脉动速度均方根分量u′滞后于流向脉动速度均方根分量v′,且二者都滞后于流速的变化;对于带定位格架的棒束通道,带有搅浑翼的定位格架强烈的交混作用极大地减小了流体加速度对棒束通道内速度分布和湍流强度带来的影响。实验结果有助于更加清晰地揭示脉动流在棒束通道中的作用机理。     

30%TBP-煤油/HNO3体系在折流板脉冲萃取柱中的水力学性能

在Φ100mm折流板脉冲萃取柱中实验考察了30％TBP-煤油1mol/LHNO3体系下的萃取柱操作参数（脉冲振幅、脉冲频率、流速和流比）、结构参数（板间距）对萃取柱水力学性能（液泛通量、液泛存留分数和正常操作时分散相存留分数）的影响。实验研究结果表明：液泛通量随脉冲强度的减小而增大，与流比和板间距无关，研究给出了液泛通量与脉冲强度间的关联式；操作参数和柱结构参数对液泛存留分数的影响均可忽略；正常操作时分散相存留分数与连续相的流速、流比成正比关系，而与脉冲频率无关，并随板间距和脉冲振幅的增大而增加。      

非能动冷却系统上升通道中湍流自然对流的直接数值模拟

湍流直接数值模拟形成的数据库可以为开发功能更完善的湍流模型提供数据支撑。本文采用直接数值模拟方法研究了在不同普朗特数(Pr)下竖直通道中湍流自然对流的平均速度、平均温度、速度和温度脉动强度、雷诺应力、湍流热通量和湍流结构的分布特性。研究结果表明:(1)湍流自然对流的平均速度和平均温度分布关于通道中心线反对称,最大速度和温度梯度出现在壁面附近区域,Pr数增加,最大速度值减小,而壁面处温度梯度增加;(2)湍流自然对流的速度脉动强度、温度脉动强度、雷诺应力和湍流热通量随Pr数增加而降低,热通量在高温壁面侧会出现负值;(3)湍流自然对流的脉动速度和温度分布没有特别规则的结构,但主流脉动速度与壁面呈一定夹角。     

湍流模型对瞬态流固耦合换热数值模拟影响分析

采用ANSYS Fluent程序建立了固体加热功率指数增长的气体冷却模型,分析了瞬态过程中的流动传热特性,通过数值模拟结果与3组实验数据进行对比,研究了标准k-ε模型、标准k-ω模型、过渡SST模型和RSM模型4种典型湍流模型对瞬态过程中流固耦合换热数值模拟结果的影响。通过分析发现：热负载指数提升过程中,热功率一部分用于对流换热,而另一部分仍留在固体内,且热功率提升速率越高,对流换热的占比越低;采用不同湍流模型模拟出的等效表面热流密度均低于实验值,且采用ε类湍流模型的模拟结果与实验数据更接近。     

Φ70核用离心萃取器传质性能研究

用单级φ70核用离萃取器在硝酸溶液中进行了30％TRPO／煤油体系萃取 Nd^3 的传质性能实验。结果表明：在流比为2：1和1：1,转速为1760－2650r/min,总流量为40－200L／h的条件下,Nd^3 的传质级效率达90％以上。在模拟料液和30％TRPO／煤油体系中的传质性能实验结果表明:在流比为2：1,转速为1760－2650r/min,总流量为30－150L／h的条件下,传质级效率达90％以上。用5．5mol/L HNO3反萃有机相中Nd^3 的实验结果表明：反萃级效率随总量增加而减小,在同一总流量下随转速的增加而增大,在实验条件范围内,Nd^3 的反萃级效率在83％－93％之间。实验结果证明：φ70核用离萃取器具有良好的水力学性能和传质性能。     

压水堆燃料棒在轴向流作用下的随机振动响应研究

基于随机振动理论,建立了在轴向流作用下压水堆燃料棒随机响应的纯理论分析方法。将流体力考虑为沿燃料棒轴向位置的脉冲随机荷载,结合模态分析技术,从功率谱分析法推导出燃料棒振动均方根响应的表达式。提供了一套不依赖燃料组件流致振动实验的纯理论分析方法,重点分析了等效流速、湍流强度、相关长度系数等几个主要流场参数对结构均方根响应的影响。结果表明,本文计算模型的精度满足工程分析要求,燃料棒响应随等效流速、湍流强度和相关长度系数的增大而增大;其中响应对于等效流速和相关长度系数的变化较为敏感,而与湍流强度呈线性变化关系;在压水堆运行中的燃料棒均方根幅值约处在μm量级。     

中子活化分析中80Brm对80Br的干扰校正

通过理论分析和实验研究观察了活化分析短照射测定Br时，生成的同质异能素^80Br^m对测量。^80Br所产生的干扰。结果显示，^80Br^m对^80Br的干扰随照射时间和冷却时间的增加而增加，照射时间为10～300s、冷却时间为1h时，其贡献将达到约15％～18％。本工作实验证明了基于衰变纲图的理论计算校正方法的可靠性。在较好的计数统计条件下(小于1％)，校正后的不确定度可以控制在2％以内。     

田湾核电厂复杂地形对流动和扩散影响的风洞实验研究(英文)

通过风洞模拟实验研究复杂地形山体对流动和扩散的影响。实验以厂址为中心,应用 X 型热线探头探测了不同风向下的平均流和湍流结构。对山体尾流中最大平均速度扰动和湍流强度扰动的衰减规律以及山体尾流结构进行了分析。用示踪扩散实验法研究复杂地形污染物浓度分布和扩散特征。根据实验结果建立了估算复杂地形扩散参数的经验方法,并经其它厂址数据所验证。给出了一个估算复杂地形大气扩散的计算模式,该模式预测结果与现场实验数据相吻合。     

环形通道内再淹没过程先驱冷却传热特性研究

骤冷前沿推进是失水事故后再淹没过程中堆芯冷却速率的重要标志,先驱冷却传热对骤冷前沿的推进起到关键作用,对先驱冷却传热特性的研究十分必要。本文通过数值求解二维非稳态导热方程获得先驱冷却传热系数,并基于环形通道内底部再淹没实验数据,分析先驱冷却传热系数受初始壁温、入口温度和入口质量流速等参数的影响规律。研究结果表明,初始壁温对先驱冷却传热系数的影响不显著,先驱冷却传热系数随入口质量流速的增加而明显增加,随与骤冷前沿距离的增加而减小,基于实验数据得到本参数范围内先驱冷却传热关系式。     

纯蒸汽在竖直管内非完全冷凝换热特性的实验研究

为研究纯蒸汽在竖直管内非完全冷凝的换热特性,使用内径为25 mm的换热管进行实验,入口压力为0.1～0.3 MPa,蒸汽质量流速为12～70 kg/(m²·s)。研究了入口压力、质量流速和质量含气率对管内平均和局部冷凝换热系数的影响,判别了冷凝过程中液膜流态,分析了液膜湍流度和液滴夹带对竖直管内冷凝换热的影响。结果表明：冷凝换热系数随着质量流速和质量含气率的增大而增大,竖直管的冷凝换热系数随着入口压力的升高而降低。实验中的液膜流型主要在过渡流区间,液滴夹带的发生使局部冷凝换热系数提高。对比4种环状流冷凝换热关系式计算结果发现,Shah的经验关系式基本偏差在±30%以内,平均绝对偏差(MAD)为18.91%。基于实验数据提出的经验关系式,其计算值和实验值基本偏差在±10%以内。     

三维模型次临界能源包层热工-水力数值研究

针对国际热核聚变实验堆(ITER)级别聚变堆芯驱动的三维模型次临界能源包层,轻水冷却燃料及氦气冷却第一壁、轻水冷却燃料的2个热工-水力方案,采用RNG k-ε湍流模型结合流-固耦合传热方法进行数值模拟,并考虑了燃料栅元功率密度及功率展平三维分布。研究发现:氦气冷却第一壁能显著降低各固体材料的最高温度;燃料栅元最高温度大小与功率密度分布一致;功率展平利于轻水在冷却通道中等流量分配。本研究获得了足够热工裕量的热工-水力方案。     

针对REPEC加热实验的RELAP5程序模拟与分析

为研究压力容器外部流道的冷却能力及流动传热过程,在反应堆压力容器外部冷却(REPEC, Reactor Pressure vessel External Cooling)实验台架前期加热实验的基础上,采用RELAP5程序对实验工况进行模拟和对比。模拟结果与实验数据一致性较好。随加热热流、进出口面积的增加,系统内自然循环流量也增加;入口欠热度对自然循环流量的影响不是很明显;近饱和沸腾条件下,系统出现明显的两相不稳定流动。     

高温气冷堆不规则颗粒气动曳力研究

颗粒气动曳力计算模型对预测颗粒传输行为具有重要意义。为建立适用于高温气冷堆内非球形石墨粉尘颗粒气动曳力的关联式，本文采用计算流体力学分析了颗粒气动曳力的产生机理和关键影响因素，并针对高温气冷堆中几种典型非球形颗粒，建立了适用于非球形颗粒曳力系数的关联式以及石墨粉尘的统计平均曳力系数模型。研究结果表明：颗粒雷诺数和来流角是影响曳力系数的重要参数，随着颗粒雷诺数的增加，曳力系数降低；而随着来流角的增加，曳力系数增大。本文提出的曳力系数预测模型能很好地体现石墨粉尘气动曳力受非球形参数和来流角的影响，为高温气冷堆中石墨粉尘运动特性的研究提供了基础。     

铅铋合金冷却反应堆内气泡提升泵提升自然循环能力的理论研究

液态金属冷却核反应堆采用气泡提升泵的概念设计来提升堆芯自然循环能力。液态金属和惰性气体两相流动特性显著影响自然循环能力和系统安全性。本工作对铅铋合金冷却反应堆中气泡提升泵提升自然循环能力进行数值模拟研究。基于漂移流模型,采用空泡份额预测模型和摩擦压降预测模型分析了气体质量流量、质量含气率、气泡直径、上升管道高度对气泡提升泵提升自然循环能力的影响。结果表明：泡状流区域中,对于给定的气体质量流量,随着充入气泡直径减小,自然循环能力呈增加趋势。在泡状流、弹状流、乳状流和环状流等流型中,随着气体质量流量、质量含气率增加,自然循环能力先增大后减小。随着上升管道高度增加,自然循环流量增大。可见,流动参数显著影响堆芯热工水力特性。现有工作有助于优化带有气泡提升泵的自然循环冷却系统设计。     

矩形通道速度边界层可视化实验研究

板状燃料组件结构紧凑、冷却剂通道狭窄，其边界层流场特性是决定矩形通道与常规通道内单相流动和传热特性存在差异的重要因素。本文采用粒子图像测速(PIV)技术，对间隙为2 mm和3 mm的矩形通道的速度边界层进行了可视化实验研究，分析了矩形通道边界层内速度分布、雷诺切应力等流场特性，探究了通道间隙对边界层的影响规律。实验结果表明，矩形通道的湍流边界层无量纲速度分布符合Spalding公式，在距离窄边壁面0.2～0.3 mm范围内存在雷诺切应力峰值区，随着雷诺数的增加，速度边界层的黏性底层逐渐减薄，对数律层占比增大，雷诺切应力峰值区向壁面方向靠近。减小矩形通道间隙，将会限制近壁面速度剖面的发展，使得近壁面速度梯度增大，湍流强度减小。     

饱和蒸汽在过冷液面凝结特性的实验研究

实验研究了堆芯补水箱上部加装遮流板时，饱和蒸汽在过冷液面上直接接触冷凝的瞬态特性。研究表明，遮流板改变了蒸汽射流的方向，减弱了近液面层的波动，降低了蒸汽的凝结速率，使堆芯补水箱中热水层的厚度减小，系统压力响应时间缩短：与无遮流板相比，实验初期水表面凝结换热系数降低76％～92％，总凝结量减少67％以上。