竖直波形板折角处液膜破裂研究

通过对曲线坐标系下2维边界层的纳维-斯托克斯（N-S）方程与连续性方程的推导，并结合定义无量纲量的方法，建立了液膜破裂模型，得出了一种波形板折角处的液膜临界破膜速度的理论计算方法；开展了液膜破裂实验研究，利用平面激光诱导荧光技术与图像处理方法分析了临界破膜速度与液膜厚度的关系。实验与模型计算结果均表明:波形板折角处的临界破膜速度与液膜厚度呈负相关关系；当液膜厚度相同时，波形板临界破膜结构参数越大，其临界破膜速度亦越大，利于气水分离效率的提高。      

气液并流向下通过筛板孔口的液膜厚度模型

通过孔口的收缩-膨胀增强气液接触是强化气液两相传热传质的重要方式，其中孔口边缘的液膜厚度则是建立气液两相传递过程动力学模型的关键参数。基于孔口流动时的气液相力平衡原理，建立了气液两相并流向下通过孔口的液膜厚度模型，并将模型预测的液膜厚度与管道环状流液膜厚度进行了对比分析，表明了新模型的有效性和广泛适用性。基于新建液膜模型，从流体受力的角度分析了气液流量、液相运动黏度以及孔口直径等参数对液膜厚度的影响。结果表明：随气相流量提高，气液界面速度增大，气液界面剪切力增强，无因次液膜厚度随之减薄；液相流量增大，气相流通面积减小，气相流速增大，尽管气液界面剪切力及气液界面速度均有所增大，但液量的直接增量最终导致无因次液膜厚度增厚；液相运动黏度增加，尽管气液界面剪切作用增强，但气液界面速度减小，液膜厚度增厚；相同流量下，孔口直径增大，气液界面剪切力及气液界面速度均减小，液膜厚度随之增加。     

竖壁冷态降液膜流动统计特性实验研究

对冷态降液膜在大平板上的流动特性进行了实验研究,运用电容式精密测微仪测定垂直降液膜的厚度,考察了在无蒸发情况下雷诺数对降液膜厚度和流量对液膜覆盖率的影响规律,得到平均膜厚经验关系式,并认为液膜在达到临界膜厚后,随流量增加只会使覆盖率增大而厚度几乎不变,发现同流量下接触角较小的平板上液膜覆盖率较大。     

环状流液膜界面扰动波湍流诱导形成机制研究

为探明环状流液膜界面扰动波形成机制,以准确预测液膜质量输运和干涸（Dryout）型临界热流密度特性,本研究通过将高速摄像与液膜厚度电导传感结合的方法,分别对液膜界面波的演化行为和液膜厚度进行定性可视化分析和定量测量实验。结果表明,高湍动的气芯与液膜的相互作用在液膜界面上形成毫秒级不规则演变的涟波,高频涟波先驱经过一系列秒级自卷积演化成随机分布的扰动波;扰动波形成机制的数学模型表明,液膜界面扰动波的形成时间间隔符合伽马分布,伽马分布阶数与气相速度正相关但独立于液相流速。      

波形板干燥器内壁面液膜破裂临界条件的实验研究

对波形板干燥器发生二次携带现象的临界条件进行了实验研究。结合可视化实验台和平面激光诱导荧光法对波形板干燥器通道内壁面上自由下降液膜厚度进行了测量,并拟合了液膜厚度与液膜雷诺数的经验关系式,在此基础上研究了发生二次携带的临界条件。研究结果表明,横截面上下降液膜厚度不均匀,随液膜流量的增大,横截面液膜高度的极大值从边缘两侧逐渐向中心区域移动,液膜横截面的平均厚度随液膜下降而逐渐增大,且导致壁面液膜破裂的风速随液膜厚度的增大而减小。     

压水堆乏燃料单棒冷却液膜流动特性实验研究

为避免在极端事故工况下,乏燃料水池会长期失去补水和冷却,第3代核电站如AP1000和CAP1400,引入了喷淋冷却系统。在喷淋条件下,乏燃料棒上液膜流动特性是影响冷却效果的重要因素,国内外学者还未对其做过详细的研究。本文使用光学法研究了在不同雷诺数(Re)条件下,对单根乏燃料棒进行喷淋冷却所形成的液膜厚度随时间和空间的变化。利用CCD相机采集液膜图像,并经过处理得到了清晰的液膜厚度图像和与图像吻合良好的数据。实验结果表明：当Re为608～7 538时,瞬态液膜厚度最大值出现在Re=7 085的条件下,其值为2.36 mm;随着Re的增加,时均液膜厚度会随之增加,并且液膜波动的振幅也会随之增加;在沿棒方向上,随着距棒顶距离的增加,液膜厚度会逐渐减小并趋于平稳,并且随着Re的增加,平稳部分会出现在距棒顶更远的位置。对乏燃料单棒冷却液膜流动特性的研究,为确定具有有效冷却能力的最小喷淋流量奠定了基础。     

非能动核电站安全壳外壁下降水膜的稳定性分析

阐述非能动核电站安全壳外壁冷却水膜稳定性的重要意义,探讨临界水膜厚度和临界空气流速的计算方法及其在非能动核电站中的适用性,并应用水膜脱离模型和表面波模型,探讨维持水膜稳定、避免水膜脱离和水膜破裂的条件,为各种非能动核电站安全壳外壁水膜稳定性的试验研究奠定基础。     

曲率对竖直向上环形狭窄通道内环状流特性的影响

基于三流体分离流模型,以液膜质量、动量和能量守恒方程为基础,结合汽芯动量方程,对双面加热垂直向上流动环形狭窄通道内环状流特性进行数值模拟。将计算结果与实验结果相比较,两者符合较好。通过数值模拟,分析了曲率对环状流特性的影响,得到了曲率对液膜厚度、液膜内温度、液膜内速度、临界热流密度等的影响曲线。曲率越大,内液膜越薄,而外液膜越厚。内管干涸时,临界热流密度随曲率的减小而增大;外管干涸时,则反之。     

波形板壁面液膜的神经网络及混沌特性分析

波形板干燥器是船用核动力系统中重要的汽水分离设备,其壁面上自由下降液膜的流动特性对干燥器的汽水分离效率及船用核动力装置的安全性指标有着较大的影响。基于平面激光诱导荧光技术（PLIF）对不同雷诺数下的壁面薄层液膜厚度进行测量。通过小数据量法计算不同工况下的液膜厚度时间序列的最大Lyapunov指数,分析壁面液膜的混沌特性并进行相空间重构。利用反向传播（BP）神经网络解决非线性问题的优势对液膜厚度进行预测,完成了单隐层BP神经网络预测模型的建立并实现了自由液膜厚度的非线性特征分析。结果显示:最大Lyapunov指数与液膜雷诺数呈正相关关系;在大雷诺数区生成的孤立峰同重力及液膜间的叠加作用相互耦合,使液膜混沌特性变得更加明显。      

垂直向上圆管环状流临界热流密度研究

预测高含汽量下的临界热流密度对于直流蒸汽发生器和事故工况下反应堆堆芯的安全性具有工程价值.本文基于液滴夹带、沉积和液膜蒸发理论,对垂直向上的均匀加热圆管内环状流的液膜厚度和液膜质量流速沿轴向的变化进行了预测.结果表明,当液膜蒸干时,干涸发生,此时的热流密度即为临界热流密度.将理论计算的临界热流密度值与实测值相比较,实验数据偏高,偏差在30%以内.