两相自然循环回路流动关系式分析

针对两相自然循环回路提出了稳态流动通用关系式。均匀平衡态模型稳态控制方程包括连续性方程、动量方程和能量方程。对方程中的格拉晓夫数、几何尺寸和流动速率等参量均作相应修正，作无量纲处理。为验证所建立方程的正确性，对5个不同同路的流动速率进行测量，同时对所建立的方程进行理论计算，结果与实验数据相吻合。     

关于无限棒束间流动和传热特性的数值研究

应用非线性ｋε湍流模式，采用非正交曲线坐标系下求解三维ＮＳ方程的非交错网格有限体积方法，数值模拟了充分发展条件下，三角形排列无限棒束间通道内，不同的几何参数（Ｐ／Ｄ），雷诺数（Ｒｅ）下的流动和传热问题。给出了不同参数下的速度和温度分布以及湍流二次流动，分析了几何参数、雷诺数及二次流对棒束内流动和传热特性的影响，得到了不同参数下通道的摩擦系数和Ｎｕｓｅｌｔ数，并与经验关系式作了比较     

快堆钠池三维稳态与非稳态流动传热的数值研究

采用ＦＡＳＴＯＲ－３Ｄ程序对快堆钠池进行计算。该程序基于ＳＩＭＰＬＥＣ算法和交错网格的三维流动传热模拟程序，程序中应用多孔介质模型模拟流场中障碍物的影响。在稳态计算的基础上，对温度小波动、停堆和停泵３种非稳态工况进行了模拟计算，并对得到的流场和温度场数据进行了分析。结果表明：ＦＡＳＴＯＲ－３Ｄ程序具有良好的稳定性，所采用的多孔介质模型的合理性由计算结果与钠池的几何结构相符得以证实。停堆和停泵事故工况下的计算结果符合低流速的基本特征。     

基于两流体模型的流动沸腾瞬态数值模拟程序

基于两流体模型与固壁非稳态导热模型,结合相关关联式组合,建立了流道内流动沸腾传热的瞬态数值模拟程序。通过不同入口瞬态下流道两相流动沸腾过程的算例计算分析,确认了程序进行流动沸腾瞬态模拟的能力。通过对不同固壁加热条件下流动沸腾行为的算例计算,检验了该程序进行流壁耦合行为模拟的功能。程序可进一步向系统分析程序和子通道程序发展。     

堆芯冷却剂流动和传热特性的数值模拟

为了模拟堆芯冷却剂的流动与传热问题，编制了一个热工水力分析程序，该程序基于多孔介质分析方法，在流体所遵循的质量守恒，动量守恒和能量守恒方程中引入体积孔隙率，有方向表面孔隙率、局部阻力和局部热源燃料棒等固体构件对冷却剂流动和传热的影响，鉴于差分格式和算法对计算精度和计算速度有较大的影响，在程序中对能量方程采用了开发的ＷＳＵＣ格式，为了使程序既适应于稳态工况及又适应瞬态工况，在算法上采用了改进的ＰＩＳ     

基于流动与传热网络的HTR-PM堆内热工水力模拟

球床模块式高温气冷堆核电站（HTR-PM）全尺寸模拟机的开发是示范工程的重要组成部分,HTR-PM堆内热工水力过程的模拟是模拟机开发的关键技术之一。本文针对堆内热工水力过程的模拟进行了研究,根据堆内几何结构和热工水力过程的特点,采用组件搭建的方式建立了HTR-PM堆内流动与传热过程的计算模型,基于所建立的流动与传热网络模拟方法,编制了相应的模拟计算程序,实现了HTR-PM堆内热工水力过程的模拟,给出了反应堆50%FP、100%FP稳态工况、控制棒误提升事故工况的模拟结果,通过与设计分析程序THERMIX的比较进行了验证。对比结果表明,模拟方法和基于流动与传热网络的计算模型能够满足模拟机的开发要求,反映了堆内热工水力过程的特点。     

流道方位及运动对沸腾两相流动传热行为的影响

基于两流体模型与固壁非稳态导热模型,结合有关关联式组合与参数综合比选下的模型验证,建立分析流道内沸腾流动传热的瞬态数值模拟程序。通过引入运动下附加加速度模型,研究流道形位与运动等因素对流道内沸腾流动与传热的影响。诸因素对沸腾传热系数、流动压降、固壁温度以及传热流动的瞬态行为影响的计算分析结果对相关堆芯流道的试验设计与应用具有指导意义。     

超临界水流动传热特性影响因素数值模拟研究

以计算流体力学(CFD)商业软件FLUENT为计算平台,通过进行网格敏感性分析和湍流模型比较,选取最优化的网格和最佳湍流模型,对圆管和圆环通道内超临界水流动传热特性进行数值模拟,研究通道的几何结构、特征距离lT以及水物性对超临界水流动传热特性的影响。结果表明,热力学当量直径对流动传热特性影响不大,可以忽略;水力学当量直径、特征距离lT以及水的物性都对超临界水流动传热特性有很大的影响。     

适于窄缝流动沸腾传热的关系式

由于受窄缝间隙几何尺寸的限制，在加热的窄缝流道中沸腾气泡随着其长大和流动将受挤而变形，聚合，其表面张力的作用将大幅度改变，本文通过引入Bond无量纲数来考察窄缝流道的窄缝几何效应和气泡表面张力作用，修正了Chen沸腾传热关系式，并提出了相应的窄缝流动沸腾传热计算的关系式，通过与实验数据的验证比较，修正Chen沸腾传热关系式的计算结果与实验结果比较吻合，因此，该关系式能够用来预测在单面加热窄缝 道中的两相沸腾传热系数。     

新型圻流蒸汽发生器的稳态特性分析

新型直流蒸汽发生器采用双南传热的双层套管结构，一次侧的单相流体分别在内、外侧强迫流动，二次侧经过相变的流体逆向强迫流动，根据这些特点，建立了稳态热工流体模型。该模型考虑了不同运行工况的流体流动及伟热特性，因而可满足整个运行范围内的稳态分析，可为动态计算及不稳定性分析提供初始条件。计算表明，所建模型是很好的稳态分析模型，计算精度满足工程实际要求。     

脉动流通道内带纵向涡发生器动态特性研究

对单侧带有周期性分布纵向涡发生器通道内的流动与传热动态特性进行了非稳态三维数值模拟;通过数值仿真的方法研究了带纵向涡发生器通道在进口流速呈正弦波周期性脉动扰动下出口平均温度的响应特性;分析了进口脉动流脉动频率对纵向涡发生器传热通道动态特性的影响规律.结果表明:在脉动流动的影响下纵向涡发生器的传热能力得到了强化,随着脉动频率的增加传热强化程度得到了进一步加强.     

直流蒸汽发生器稳态流动沸腾实验研究

一体化压水堆通常采用直流蒸汽发生器,对直管直流蒸汽发生器在稳态条件下的流动沸腾特性进行了理论分析和实验研究,理论分析采用更为细致的两相区分区段计算模型,在两个不同的工况下进行了流动沸腾实验,结果证明了理论计算模型的合理性和可信性。     

多孔材料填充方式对通道传热效果影响的数值研究

基于结构/非结构同位网格的SIMPLE算法,编写了多孔材料内部流动和传热计算程序.程序中多孔区域动量方程采用Brinkman-Forchheimer拓展Darcy模型,能量方程采用局部热平衡模型.对恒热流边界条件下平行通道沿中心及壁面区域填充多孔材料时的流动和传热特性进行数值分析.分析结果表明,与不填充多孔材料相比,填...     

管长对立式倒U型管蒸汽发生器流动不稳定性的影响分析

自然循环条件下,立式倒U型管蒸汽发生器(UTSG)并联倒U型传热管内存在非均匀流动,部分传热管出现倒流。本工作建立一维、稳态条件下传热管内流动换热模型,采用线性微扰理论对倒流的发生机理进行研究,认为倒流是一种典型的Ledinegg流动不稳定性。结果表明,在进口条件一定时,传热管管长与发生流动不稳定性的特征压降呈非线性关系,存在具有最大特征压降的特征管长。     

基于雷诺时均模型的高温空气流动传热数值研究

核涡轮发动机反应堆其堆芯通常采用高温空气作为冷却剂,高温空气的流动传热特性直接关系到涡轮发动机的运行性能。本文基于开源CFD软件OpenFOAM,对直径为4.24 mm、长度为760mm的圆形通道内均匀加热和非均匀加热情况下高温空气的流动传热进行了研究。首先评估了均匀加热情况下k-ωSST湍流模型的适用性;之后分析了均匀加热情况下进口雷诺数等对其流动传热的影响。最后将非均匀加热情况下模拟结果与经验关系式进行对比。结果表明,k-ωSST湍流模型适用于均匀加热下高温空气流动传热模拟;均匀加热情况下,进口雷诺数对努塞尔数影响比较大;非均匀加热情况下,k-ωSST湍流模型模拟结果与Taylor关系式计算结果偏差较大,需要进一步研究和完善。     

快堆钠池传热流动三维模型与数值模拟

针对快中子增殖反应堆钠池的流动传热特点，以质量、动量、能量守恒定律为基础，建立有关快堆钠池流动传热的三维数学模型。池内流动域中障碍物对流动和传热的影响采用空隙率和穿透率的概念来描述；钠池与其围护结构的传热关系采用耦合计算方法求解。编写了基于压力校正法和交错网格的三维流动传热模拟计算程序ＦＡＳＴＯＲ－３Ｄ。该程序通过了若干经典算例的验证计算，并应用于实际的三维钠池流动传热模拟，获得了大量的预测数据。附属软件ＤＶ以色彩表达流场、温度场等三维物理量的大小强弱，实现了大批量数据的可视化分析。     

直管式直流蒸汽发生器的热工水力特性分析与计算

采用可移动边界差分法对流体的基本守恒方程进行差分，将流体各参数及节点的位置转化为时间的函数，通过设定各传热区间边界点的特征，求出各传热区的长度及边界点。选用了合适的传热关系式，编制了直流蒸汽发生器的稳态及瞬态热工水力特性分析计算程序ＭＯＦＳ，对Ｂ＆Ｗ公司的１９管直管式直流蒸汽发生器实验装置进行稳态计算，与实验数据取得了很好的一致，与ＴＲＡＣＰＦ１等计算程序的计算结果符合也很好。     

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。     

环形通道内液态金属钠流动传热特性数值模拟

利用数值方法，使用商用软件ANSYS CFX，针对内径4~10 mm、外径7~20 mm的环形通道内不同边界条件下单相钠的流动和传热特性进行了研究，分析了流速、入口温度、内壁面热流密度和外壁面热流密度等对其流动传热的影响。结果表明，环形通道间隙对液态金属钠流动和传热影响较大，热流密度对其影响较小。将计算结果与文献中理论和实验结果进行了比较和分析，得出环形通道内液态金属钠的传热关系式。数值模拟结果与文献实验结果吻合较好，总体趋势符合良好。      

当量直径对超临界水流动传热特性的影响

以CFD商业软件FLUENT为计算平台,对圆管和圆环通道内超临界水流动传热特性进行数值模拟。通过对几种湍流模型的对比,选取在超临界条件下适用性相对较好的SST模型进行计算,分别比较不同热力当量直径和不同水力当量直径下圆管与圆环通道加热面壁温、边界层温度及速度的分布,研究热力当量直径和水力当量直径对超临界水流动传热特性的影响。结果表明,正常传热工况下,水力当量直径对超临界水流动传热特性有很大影响,而热力当量直径几乎无影响。圆环通道内流动传热关系式可基于圆管进行拟合,超临界水流动传热特性的其他影响因素还需进一步研究。