多孔介质内单相流阻力特性

研究了高雷诺数条件下多孔介质内单相流阻力特性.采用孔隙有效雷诺数(Re)修正了惯性项系数Rf的表达式,得到多孔介质中单相流阻力关系式,对影响多孔介质内单相流阻力特性的因素进行了分析.试验结果表明,惯性项系数Rf与渗透率K、孔隙率ε和Re有关.     

球床内流动与传热特性等效模型的实验研究

针对球床过冷水(单相)流动传热特性等效模型开展实验研究,分析各热工参数对等效模型流动传热特性的影响规律,并拟合出等效模型的阻力系数和换热系数经验关系式。实验参数范围为:雷诺数467~3350,热流密度50~150 k W/m2。实验结果表明:在本实验参数范围内,压降随表观流速的增加而增大,呈二次方关系;压降随流体进口温度的增加而减小;换热系数随热流密度和表观流速的增加而增大。     

含内热源多孔介质的局部换热特性实验研究

建立了含内热源的多孔介质模型.该模型以水作为流动介质,流道内填满金属颗粒球,金属颗粒球呈正三角形排列.作为内热源的金属球内镶嵌电阻丝.在此模型的基础上,通过实验研究了流速、金属球壁面温度对含内热源多孔介质局部换热特性的影响规律.研究结果表明:压力对换热特性几乎没有影响;低热流密度下,表面热流密度对换热特性没有显著的影响;高热流密度时,换热系数随热流密度的增大而增加;冷却剂进口温度与换热系数成反比;球层区有入口效应存在,但是影响区域明显小于管内流体的流动区域;获得了幂指数形式的无量纲换热准则关联式,预测值与实验值误差在±10%以内.     

矩形窄缝通道内水稳态和瞬态流动换热特性实验

以去离子水为工质,在压力0.5～5.0 MPa的范围内,对矩形窄缝通道内水稳态及瞬态流动换热特性进行了实验研究。结果表明:矩形窄缝通道在水平和竖直放置以及稳态和瞬态条件下,水的流动换热特性呈现出基本相同的规律。层流向紊流过渡区域的雷诺数(Re)为900Re1300,比常规通道提前,单相摩擦阻力系数比常规通道大;采用Dittus-Boelter公式的形式拟合得到了新的换热实验关联式,其系数较Dittus-Boelter公式的系数约小11.3%。在稳态条件下,紊流区换热系数随质量流速的增加而增大,增大趋势比较明显;换热系数随热流密度的变化不明显;压力对单相强迫对流换热特性基本没有影响。     

多孔介质通道内单相流阻力特性数值研究

采用Brinkman-Darcy-Forchheimer模型对各向同性、饱和均匀多孔介质通道内单相流体的绝热流动阻力进行了数值模拟.结果表明:在多孔介质中,对于单相流体压降,现有模型可以较好地进行预测.其中损失系数Kloss对流动阻力影响很大;高雷诺数(Pe)下需考虑Re对Kloss的影响;随着无量纲直径D的增大,流动阻力减小.     

骨架发热多孔介质竖直通道内强制对流换热数值研究

采用局部非热平衡模型,在层流范围内对骨架发热多孔介质竖直通道内的非达西强制对流换热进行了数值研究.采用Forchheimer-Brinkman拓展Darcy模型描述多孔介质内的流动,详细研究了表观雷诺数Re(0.5≤Re≤50),有效导热系数比Γ(0.001≤Γ≤1.0)和Da(10-3≤Da≤10-5)变化对多孔介质流道内流动换热的影响.计算结果表明:Re、Γ和Da变化对流道内流动换热影响显著;当Re、Γ较小而Da较大时,多孔介质流道内局部非热平衡效应明显,必须采用局部非热平衡模型才能对流道内的对流换热特性进行合理准确的预测.     

窄缝矩形通道单相流动及传热实验研究

以垂直向上窄缝矩形通道内去离子水为流动介质,对单相等温流动及恒热流密度条件下的单相传热进行了实验研究.结果表明,窄缝矩形通道内的单相等温流动特性及单相传热特性并未偏离常规尺度通道内的相关规律,采用经典理论解或关系式能获得较好的预测结果.     

螺旋管内单相及沸腾的强化换热与阻力特性实验

实验研究了三维内肋螺旋管内单相及沸腾的强化换热与阻力性能。单相对流换热实验采用光滑螺旋管和两种不同结构尺寸的三维内肋螺旋管。与光滑螺旋管相比,在测试的流动范围内．两种三维内肋管的平均换热系数增加了71％和103％．平均阻力增加了90％和140％;曲率δ=0．0605、测试段长0．58m的三维内微肋螺旋管内流动沸腾换热实验结果表明：在不同质量流速、热流密度工况下,三维内微肋螺旋管的平均换热系数比光滑螺旋管增加40％到120％．阻力增加18％到119％。     

自然循环与强迫循环条件下阻力及换热特性对比

为研究自然循环和强迫循环条件下流动及换热特性的区别,以单面加热窄矩形通道为研究对象,在压力0.2 MPa、实验段入口欠热度30~60℃的条件下,分别进行了强迫循环和自然循环条件下流动及换热实验。等热流密度条件下的阻力实验研究表明:在层流区,强迫循环和自然循环条件下的阻力特性几乎相同;在湍流区,修正后的Blasius关系式能同时适用于强迫循环和自然循环条件下的阻力预测;通过对比发现,强迫循环和自然循环条件下的转捩点雷诺数以及过渡态雷诺数区间几乎相同。换热实验研究表明:在湍流区,适用于强迫循环条件下的Gneilinski关系式能对自然循环换热能力较好预测;通过分析发现,在本实验研究范围内,自然循环与强迫循环条件下换热能力无明显区别。     

双侧加热环形窄缝通道内单相水的流动传热特性研究

对环形窄缝通道内单相水在双面处于不同的加热热流密度情况下的对流换热特性进行了数值计算.计算结果表明,环形通道内、外壁加热热流密度比值的不同,对环形通道内、外壁与单相水的对流换热特性有着显著的影响.内、外壁面加热热流密度比值较小时,内壁的换热强于外壁的换热,随着内壁加热热流密度的增大,外壁的换热得到增强.但是,当内、外壁加热热流密度比值增加到一定程度时,外壁的对流换热特性将超过内壁的对流换热特性,与文献报道的实验结果一致.此外,环缝间隙的减小将导致环形通道的换热性能下降.     

环形通道内液态铅铋合金流动换热特性实验研究

通过对环形通道内液态铅铋合金的流动换热特性进行实验研究,得到了气泡泵注气对液态金属流动的影响,并拟合出环形通道内液态铅铋合金的摩擦系数关系式和换热特性关系式。结果表明：采用气泡泵注气能有效提升铅铋合金的质量流速;相同Reynolds数下环形通道内液态铅铋合金的摩擦系数大于由布拉休斯公式计算得到的摩擦系数;液态铅铋合金对流换热过程中,导热项占主导地位,并且Nusselt数随Peclet数的增大而增大。     

Research on the effect of Reynolds correlation in natural convection film condensation

Film condensation is a vital phenomenon in the nuclear engineering applications,such as the gas-steam pressurizer design,and heat removing on containment in the case of postulated accident.Reynolds number in film condensation can be calculated from either the mass relation or the energy relation,but few researches have distinguished the difference between them at present.This paper studies the effect of Reynolds correlation in the natural convection film condensation on the outer tube.The general forms of the heat transfer coefficient correlation of film condensation are developed in different flow regimes.By simultaneously solving a set of the heat transfer coefficient correlations with Remass and Reenergy,the general expressions for Remass and Reenergy and the relation between the corresponding heat transfer coefficients are obtained.In the laminar and wavefree flow regime,Remass and Reenergy are equivalent,while in the laminar and wavy flow regime,Remass is much smaller than Reenergy,and the deviation of the corresponding average heat transfer coefficients is about 30％ at the maximum.In the turbulent flow regime,the relation of Remass and Reenergy is greatly influenced by Prandtl number.The relative deviation of their average heat transfer coefficients is the nonlinear function of Reynolds number and Prandtl number.Compared with experimental results,the heat transfer coefficient calculated from Reenergy is more accurate.     

棒束通道内混合对流传热实验研究

以自然循环下堆芯内可能会发生的低流量传热为研究背景,对5×5棒束通道内的混合对流传热现象进行了实验研究。实验压力为6 MPa, 质量流量为25~150 kg/(m2·s),热流密度为25~300 kW/m2,实验雷诺数Re为1000~30000,浮升力参数Bo*为2×10-7~3×10-3。实验发现,随着Bo*的增大,棒束通道内传热产生先弱化后强化的趋势。浮升力对棒束通道内传热造成影响的起始点为Bo*=3.5×10-6,当Re >15000时,浮升力依然可对传热造成弱化现象。基于实验数据,提出了适用于棒束通道的混合对流经验关系式。      

2×2棒束内超临界水传热特性实验研究

以中国超临界水冷堆（CSR1000）燃料组件研发为研究背景,采用实验辅以理论分析的方法,开展2×2棒束结构内超临界水工质的传热特性研究。实验工况范围为:压力（P）23~25 MPa;质量流速（G）680~1400 kg/(m2?s);热流密度（q）174~968 kW/m2。实验结果表明,随着q的增加、G的减小,2×2棒束的传热性能减弱;随着P从23 MPa变化到25 MPa,2×2棒束的传热性能变化微弱; 2×2棒束内超临界水的传热特性既与边界层和主流的物性差异程度有关,又受流道各子通道之间的流动传热不均匀性影响;基于实验数据进行多元线性回归分析,获得2×2棒束内超临界水换热关系式,约88.9%的实验数据与该换热关系式的计算值偏差范围在±25%内。      

Experimental investigation on narrow gap heat transfer with porous media under downward-facing horizontal heated surface

An experimental study of horizontal narrow gap heat transfer of porous media under a round downward-facing heated plate has been carried out, using water as the working fluid. The boiling curves are obtained with different gap size, plate diameter and solid spherules. The results show that the heat transfer increases significantly with porous media in the gap especially under boiling condition, and the occurrence of pool boiling crisis would be brought forward when the gap size is very small. The results also indicate that the heat transfer in horizontal narrow gap can be enhanced by increasing the ratio of gap size to plate diameter and using porous media with high thermal conductivity. Based on the mechanism of heat transfer of porous media, the correlations for natural convection and nucleate boiling are proposed to predict the heat flux.     

窄缝通道内过冷沸腾区域汽泡脱离频率研究

采用高速摄像仪对矩形窄缝通道内垂直上升流过冷流动沸腾区域汽泡脱离频率进行可视化实验研究。结果表明,汽泡脱离频率随质量流速的增大而减小,随入口过冷度的增大而减小,随热流密度的增大而增大。将实验数据与文献中汽泡脱离频率计算模型进行比较,发现基于池式沸腾和饱和流动沸腾开发的计算模型不能准确预测过冷沸腾区域汽泡脱离频率。本文以无量纲参数的形式,分别用液相雷诺数、过冷雅各布数和核态沸腾热流密度表示质量流速、主流过冷度和热流密度对汽泡脱离频率的影响,获得矩形窄缝通道内过冷沸腾区域汽泡脱离频率预测关系式,关系式的平均预测误差为±17.1%。     

The modeling and validation of the flow and heat transfer models of pulsating flow in channels in rolling motion

The flow and heat transfer models of laminar flow and turbulent flow in rolling motion are established theoretically and modified with CFD results and experimental data. The correlations of frictional resistance coefficient and Nusselt number in pipes in rolling motion are obtained. The effect of rolling motion on the flow and heat transfer is mainly affected by the Reynolds number, angular acceleration and channel diameter. As the channel diameter is small, the effect of rolling motion on the flow and heat transfer is weak. The modified correlations of frictional resistance coefficient and Nusselt number in rolling motion could predict the flow and heat transfer in pipes in rolling motion correctly. The average discrepancy between theoretical correlations and experimental data is about 15%.     

垂直矩形通道内的混合对流实验与数值研究

对耦合了热辐射的垂直矩形通道内的混合对流情况进行了实验研究和数值模拟分析.研究表明:空气在通道内向上流动时,随着浮升力作用的增大,对流换热能力表现出先减小后增强的趋势;热辐射在换热过程中起着重要的作用,并随着对流换热能力的减弱而增强.数值模拟在浮升力影响较小时可以给出较好的结果,当浮升力影响比较大时,数值模拟计算的结果与实验有较大的偏差.