底部均匀加热的平面泊肃叶流动的热进口区对流不稳定性起始点

对底部均匀加热的平面泊肃叶流动中纵向涡卷的起始条件进行了研究。在传播理论中，稳定性方程用基于比例分析的自相似方法产生。二次流的起始点描述了对流混合的开始点，可以作为预测Pr数、RP数和勘数的函数。和预想的一样，随着Ra数增加，临界譬置往上游移动，Re数增加时使系统更加稳定。本文的预测值与在水和空气中的实验值吻合得很好。     

底部均匀热流加热的平面库埃特流动中浮力的影响

对底部均匀加热的平面库埃特流动中浮力驱动的对流起始点进行了理论分析。在热进口区,当瑞利数Raq〉〉816．7时,基于线性理论、比例关系和拓展的瞬间不稳定性概念,得出包括扰动流向变化的新的稳定方程。结果表明,用于标定纵向涡卷起始点的临界瑞利数砌随着普朗特数Pr的降低而增加。根据本文的稳定性标准,得出新的涵盖整个砌数范围的混合对流传热关系式。文中对可用的水实验数据进行了准确的预测。     

基于修正AIAD模型的稳压器波动管CCFL现象数值模拟

现阶段采用的第三代核电技术广泛引入非能动自动卸压系统,提高了反应堆的安全性,但是破口事故后可能引发的气液相向流动限制现象(Counter-Current Flow Limitation,CCFL)会增加稳压器波动管自身的安全风险,因此对稳压器波动管中CCFL现象的研究非常重要。本文采用自由表面模型结合修正的AIAD(Algebraic Interfacial Area Density)模型对稳压器波动管CCFL现象进行了三维数值模拟。通过与之对应的实验现象比较,结果分析表明:所使用的模型可以正确模拟该现象下汽液两相的相间作用;并通过对气相流速和倾斜角的敏感性分析,可以得到如下结论:阻塞的推进主要受初始气相流速和稳压器波动管倾斜角的影响,在靠近管道起始点的位置主要受初始气相流速影响,远离管道起始点的位置主要受倾斜角的影响。     

低压自然循环系统流动闪蒸过程流型研究

本文采用高速摄影和网格电导传感器对低压自然循环系统垂直上升段内闪蒸诱发的两相流流型演变开展研究。针对不同的流动状态,分别给出了稳定和不稳定两相流动条件下上升段内的流型种类。基于上升段内流体温度沿轴向的变化规律,确定流体温度沿轴向位置的转折点为闪蒸发生的起始位置。采用无量纲过冷数和闪蒸数,对低压自然循环系统的流动状态进行了划分;在入口过冷数小于12、闪蒸数介于4～5之间时,系统处于稳定的两相自然循环流动状态。     

低压自然循环系统流动闪蒸过程流型研究

本文采用高速摄影和网格电导传感器对低压自然循环系统垂直上升段内闪蒸诱发的两相流流型演变开展研究。针对不同的流动状态,分别给出了稳定和不稳定两相流动条件下上升段内的流型种类。基于上升段内流体温度沿轴向的变化规律,确定流体温度沿轴向位置的转折点为闪蒸发生的起始位置。采用无量纲过冷数和闪蒸数,对低压自然循环系统的流动状态进行了划分;在入口过冷数小于12、闪蒸数介于4～5之间时,系统处于稳定的两相自然循环流动状态。     

涡发生器的水动力特性

在空蚀流道中对涡发生器在船舶中的应用前景进行了实验研究。为了获得初始设计概念的一些基本知识，进行了几项前期研究。研究包括局部流动和尾迹的可视化．空蚀的起始和发生，涡发生器上下游边界层分布的测量，涡发生器上力和力矩作用的测量。在带或小带空蚀的条件下．对边界层、力和力矩进行了测量。结果发现在中等空蚀数时空蚀的作用小大．空蚀对混合影响或涡发生器的提升／阻力率没有反作用。     

两相自然循环系统压降震荡流动不稳定性起始点研究

对两相自然循环系统的压降震荡流动不稳定起始点进行研究。实验研究发现当实验本体流体出现充分发展的过冷泡核沸腾后,由于汽泡大量产生,以及稳压器上部在可压缩气体的作用下,自然循环回路与稳压器之间出现波动流量,自然循环系统出现压降震荡型流动不稳定。Bowring模型和Saha-Zuber模型预测实验本体出口发生充分发展欠热泡核沸腾的功率值与与自然循环系统的压降震荡流动不稳定起始点功率实验数据的偏差在8%以内。因此,充分发展的过冷泡核沸腾起始点可认为是自然循环系统的压降震荡流动不稳定起始点。     

液态铅铋合金湍流普朗特数及RANS模型优选

工程上常采用RANS湍流模型进行热工水力相关的数值模拟,然而液态铅铋合金（LBE）具有独特的热物性,常规湍流普朗特数模型和RANS湍流模型对其流动与传热模拟的适用性有待研究。为更准确地描述绕丝燃料组件内LBE的流动与换热过程,本文基于大涡模拟对湍流普朗特数模型和RANS湍流模型进行优选。首先,采用四种湍流普朗特数模型对绕丝燃料组件内LBE的流动与传热过程进行大涡模拟,对比分析实验数据和模拟结果并进行模型优选。基于优选的湍流普朗特数模型,评价RANS湍流模型对LBE数值模拟的适用性和准确性。结果表明,Cheng湍流普朗特数模型和SST k-ω模型对LBE流动与传热模拟的准确性和适用性最高。     

蒸汽发生器传热管一、二次侧耦合换热及管外过冷沸腾数值研究

采用两流体欧拉数学模型,结合气相和液相之间的界面传热、传质和动量交换封闭模型以及RPI壁面沸腾模型,利用ANSYS CFX 12.0对蒸汽发生器局部传热管束二次侧的过冷沸腾进行数值研究。数值研究结果与单管内过冷沸腾实验数据对比验证符合良好。结果表明,采用壁面沸腾模型能准确预测沸腾起始点的位置,同时梅花孔板的存在对二次侧流动换热特性影响显著。     

竖直矩形腔内有均匀容积热源时的自然对流换热研究

本文利用Mach-Zehnder干涉仪对竖直矩形腔内有均匀容积热源时的自然对流换热进行了实验研究,矩形腔的两侧壁为相等温度的恒壁温边界条件,水平壁绝热,截面尺寸比AR=3.2,介质为水,Pr=8.4。结果表明:在实验条件下,当R_(α(?))较小时,腔内流动近于基础流动(Base flow),当R_(α(?))较大时,呈现出边界层流动(Boundary Layer flow)的性质;当R_(α(?))≤10~4时,腔内的流动和换热受导热机理的控制,当R_(α(?))>10~5时,腔内的流动和换热受对流的控制;从局部Nu数的变化规律看出此时腔内产生的热量大部分是从上半壁面传出的。本文给出了沿壁面局部Nu数的经验公式。局部Nu数的最大值总是出现在壁面受到来自核心区高温液体直接冲刷的位置处。本文还建立了数学模型,用有限差分法进行了数值求解,数值解与实验吻合良好。     

含内热源多孔介质内流动不稳定起始点特性研究

针对多孔介质内流动不稳定起始点特性进行了实验研究。研究结果表明：热流密度越大,系统稳定性越弱;入口过冷度对系统的稳定性影响呈非单调性变化。对实验数据进行回归处理,提出了含内热源多孔介质内不稳定起始点的计算公式。     

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.     

压水堆主泵飞轮周围间隙流中泰勒涡传热特性的数值研究

反应堆冷却剂主泵飞轮周围的间隙空间充满流体。飞轮按额定工况速度旋转时,间隙内流体作周向剪切流动的同时产生强烈的湍流泰勒涡二次流动,改变了飞轮间隙流的传热特性。本文采用不同的湍流模型对湍流泰勒涡进行了模拟,雷诺应力模型的模拟结果与现存实验结果最为接近。数值模拟显示,主泵飞轮圆柱面间隙中充满排列规则的周期泰勒涡对,飞轮端面间隙中出现覆盖全端面的扁环形涡胞。飞轮圆柱表面的当地热流密度和努塞尔数与泰勒涡一样呈明显的周期性变化规律。圆柱面泰勒涡对和端面涡胞增强了飞轮区域的传热能力,对飞轮和周围承力部件的温度分布产生重要影响。     

带空间周期性涡发生器的平直通道中的非稳态流动和传热

在非稳态层流和过渡流动对应的Re数范围内，对带有各种不同形式周期性布置的涡发生器的平直通道中的流动结构和传热问题进行了研究。介绍了方条对、矩形条和两种不同隔板布置的数值结果。传热和压降与采用的几何尺寸密切相关。计算采用了涵盖各种情况的宽几何参数。利用带SIMPLEC压力修正的交错网格有限容积程序对非稳态Navier-Stokes方程和能量方程进行求解，计算了速度场和温度场。在相同泵功时，计算结果表明传热强化效果比最好的例子还要高3.5倍。     

基于大涡模拟的波形板汽水分离器数值研究

采用Lagrange-Euler方法对波形板汽水分离器内离散气-液两相流动进行了数值模拟研究。对于连续相,使用大涡模拟(LES)湍流模型替代常见的雷诺平均模型(RANS)进行数值模拟。大涡模拟方法将湍流分为大、小两种尺度,大尺度涡采用直接数值求解,只对小尺度湍流脉动建立模型。此方法不仅可给出更准确的分离效率等整体性能,同时可得到流动的瞬态细节和湍流脉动对液滴的影响,进而获得更为准确可信的液滴轨迹。计算结果表明,大涡模拟得到的结果同实验结果符合良好;与雷诺平均模型相比,大涡模拟可为汽水分离器的机理研究和优化设计提供更基础的模型。     

翅管式换热器中采用环形和三角形小翼涡发生器的流动可视化研究

研究了翅管式换热器带放大尺寸的两种涡发生器和不带涡发生器的一种平翅片的流动可视化和摩擦结果，并进行了实验。当心为500时，管排在平翅片上产生的马蹄涡不显著；当流过第二排管时，马蹄涡分成了两股，使其旋转强度下降。在以前报道的研究中，这种低忍区域的现象称之为“最大现象”。采用环形涡发生器时，可以看到在管后形成了一对纵向涡。相对旋转的漩涡强度随环形高度的增加而增强。纵向涡的强度也足够强，可能随着马蹄涡和其它流动而旋转。在小翼高度相同时，三角形小翼比环形小翼展现出更强的旋转趋势和流动不稳定，形成的混和现象更好。在相同心时，三角形小翼对应的压降比环形的低。在平直翅片上采用涡发生器所造成的压降损耗与忍的变化关联不大。     

矩形窄缝过冷沸腾汽泡滑移起始点可视化初步研究

采用高速摄像仪对矩形窄缝汽泡滑移起始点进行了可视化实验初步研究.实验发现.在1.3mm的矩形窄缝中,汽泡滑移起始点在壁面上的分布呈抛物线形状,质量流密度、热流密度和系统压力对汽泡滑移起始点位置影响较大;表面粗糙度和流体波动对汽泡滑移起始点位置和滑移起始点汽泡尺寸大小有较为明显影响.     

环隙窄缝通道管间脉动不稳定性分析

针对套管式直流蒸汽发生器传热管环隙窄缝通道的流动,利用RELAP5/MOD3.4程序进行计算分析,讨论了节点数目和并行通道根数对流动不稳定起始点的影响。结果表明：在利用程序进行计算前需对所分析问题的节点数目进行优化选取。根据优化结果,分析了套管式直流蒸汽发生器平行通道的流动不稳定性,得出了进出口节流、进口欠热度、系统压力、进出口段长度、不均匀节流、不均匀加热等因素对环隙窄缝多通道流动不稳定性的影响。     

核2级气动薄膜单座调节阀流场数值模拟

运用计算流体力学(CFD)方法对核2级气动薄膜单座调节阀多开度下的稳态和瞬态流场进行了数值模拟。额定工况下稳态数值模拟结果表明,阀座缩口和阀芯表面涡量很大,导致阀芯头部受到较大的流动冲击,且阀芯锥面压力分布不均匀,可见阀芯为薄弱环节,在设计中应着重考虑。在稳态计算的基础上,对100%和40%开度的流场进行瞬态数值模拟,计算得出流道中涡量最大位置(缩口和阀芯表面)的压力脉动主要频率与阀门结构的前几阶振频存在一定差别,不易引起结构共振。     

用RELAP5／MOD3．2程序分析加热矩形通道内的流动不稳定起始点

本文目的是应用最佳估算（BE）程序来确定某型研究堆的一个重要的安全裕量，即流动不稳定起始点（OFI）。这些BE程序系统针对动力堆开发，并且利用该类反应堆运行条件下的相关实验数据进行了校核，但它们不能直接应用于研究堆。近几年，对这些BE程序作了改进，并建议应用于研究堆。因此，本文的工作是要研究RELAP5／Modd程序系统预测在研究堆运行条件下（低温、低压）均匀加热垂直燃料板的流动不稳定起始点（0H）的能力。为此，选择了橡树岭国家实验室的热工水力试验回路（ORNL-THTL）进行改造，这个热工水力回路是为了反映ORNL的先进中子源反应堆（ANSR）的运行条件而设计建造的。 在这一工作框架下获得的结果显示：RELAP5／Mod3．2在预测OFI的临界区域时存在一定的局限，并且计算所得数据没能验证质量流速和热流密度的封闭关系式。