螺距对星形螺旋燃料棒束通道内流动与传热特性的影响

采用SST k-ω湍流模型对不同螺距的星形螺旋燃料棒束通道内流动换热特性进行数值模拟研究。分析了燃料棒螺距对棒束通道内冷却剂的速度、压力、温度分布、搅混特性及换热特性的影响。结果表明,冷却剂在星形螺旋结构的诱导下产生横向流动,增强了搅浑作用。随着螺距的减小,冷却剂横向流动速度增大,压力降增大,流体换热Nu数增大,流体换热性能提高。     

负载钯催化剂的蜂窝陶瓷载体温度分布研究

为了筛选高效蜂窝状催化剂,在新型催化燃烧器上对1-4号催化剂进行了恒定工况下的连续燃烧寿命测试. 通过测试分析蜂窝载体通道内的气体温度分布发现:载体通道内的催化反应在10 mm内基本结束,且3、4号催化剂通道内气体温度低于1、2号催化剂通道内气体温度,考虑到长期使用的寿命问题,3、4号催化剂更具有应用价值. 通过分析3号载体出口处的烟气温度分布发现:载体出口立面的烟气高温区位于中心偏上位置,出口处烟气温度分布比较均匀.     

带定位格架棒束通道两相流相界面输运特性

为研究棒束通道内空泡份额及相界面浓度等相界面结构参数的分布特性，本文对带原型定位格架的5×5棒束通道竖直向上空气-水两相流进行实验研究。运用4头电导探针对流动方向上不同高度截面处的空泡份额、相界面浓度、气泡速度及平均索特直径等相界面结构参数的局部分布进行了测量。研究表明：相界面参数的径向分布主要由升力、壁面润滑力及湍流扩散力等横向作用力的综合作用决定；定位格架主要通过湍流漩涡聚集和格架剪切破裂影响相界面参数分布特性，二者作用效果相反；定位格架下游存在压降区，在其内部相界面参数分布发生剧烈变化。本文可以为棒束通道两相流相界面输运模型的优化提供参考。     

膨胀性非牛顿流体在偏心圆环管中的传热特性研究

本文以剪切应力符合Ostwald-de Waele关系式,幂律因子n>1膨胀性非牛顿流体为研究对象. 针对膨胀性非牛顿流体粘性系数高阶非线性问题,在非结构化网格中,采用基元中心法对粘性系数进行离散,并对膨胀性流体在偏心圆环通道中的传热特性进行了研究. 研究表明,流体通道偏心率和半径比都会引起圆环通道内温度的周向分布不均匀,且偏心率和半径比越大,周向分布不均匀性越强烈. 通道的几何结构对努谢尔特数的影响远大于幂律因子的影响.     

翼片诱导纵向涡强化层流对流传热数值模拟

利用三维数值模拟,分析了圆管内添加翼片后流体的流动结构和对流传热特性。模拟中,翼片与壁面呈45°倾斜放置,选取包含1个翼片的1／6通道进行研究。结果表明,翼片可在下游诱导产生2个旋转方向相反的纵向涡,形成对称的涡偶,涡偶外侧为背壁流,内侧为向壁流。纵向涡结构提高了流体在径向上的速度波动,在翼片下游靠近管壁处,最大速度可达到主流平均速度的80％,增强了对速度边界层的扰动。流场的改善使通道内的温度场分布更加均匀,与光滑通道相比,壁面附近的温度梯度可提高接近1个数量级。流体对壁面的冲刷作用使对流传热得到强化,相对于光滑通道,壁面局部Nu数可提高近50倍。纵向涡对通道内流体的强化传热作用随Re的增加而显著提高。     

交混翼对方形棒束通道内超临界流动传热影响的初步研究

以CFD软件FLUENT为工具对超临界水堆的三维带交混翼的方形单通道模型进行了数值模拟.模型考虑了交混翼的仰角对于通道内温度分布及流场的影响,结果表明,交混翼造成流体绕流,使得流道内冷热流体混合,从而使得流道内流体的温度分布均匀,有效改善了燃料棒表面温度分布情况,降低热点温度;交混翼在15°、30°、45°和50°四种仰角情况下,30°仰角情况更有利于温度区域均匀.     

棒束通道单相流数值方法应用特性

为改善压水堆棒束通道单相流与传热的数值计算效率和精度,在不同工况下对无格架四通道及带交混翼格架的5×5棒束通道模型进行数值模拟．采用高质量壁面函数网格和低雷诺数网格,从传热(Nusselt数)及流动(二次流,湍流强度)两方面对不同湍流模型、近壁面处理和近壁面网格的应用特性进行了综合评估．分析表明,Nusselt数受湍流模型及近壁面处理的影响均较大,二次流和湍流强度则主要受湍流模型的影响．雷诺应力模型(RSM)相比于两方程涡黏模型能更准确地预测无格架通道中的二次流,但在格架下游二者无明显差异．所有模型中只有SST k-ω模型结合不同近壁面网格均表现良好．工程计算中使用SST模型加壁面函数网格的方法能同时保证计算效率和精度,数值研究则推荐采用SST模型加低雷诺数网格．     

低雷诺数绕丝组件摩擦阻力研究

钠冷快堆在事故紧急停堆后,经过堆芯的一回路自然循环是堆芯燃料组件冷却的唯一途径,因此准确的预测自然循环条件下堆芯内钠流的流动和温度分布对钠冷快堆非能余热排出系统的设计具有重要意义.采用不同的绕丝棒束组件摩擦阻力计算关系式,使用子通道分析方法,对37棒燃料组件内流动与传热进行了模拟,并将模拟结果与实验数据对比,发现子通道...     

微通道中高黏度油墨流体的黏性耗散生热

为了分析胶印机钢辊和橡胶辊间的微通道中高黏度油墨流体的黏性耗散效应,首先对黏性耗散效应的影响因素进行分析,然后运用流体仿真软件Fluent对微尺度的高黏度油墨流体的黏性耗散生热进行了研究.建立了考虑黏性耗散生热的油墨流体仿真模型,获得了油墨流体的压力分布、速度分布及温度分布等特性;通过不同通道尺度、不同油墨黏度的仿真对比分析,结合理论分析,得到了通道尺度和油墨黏度对黏性耗散生热的影响.结果表明:随通道尺度的减小,油墨流场的温度升高,并且流场的最高温度与通道尺度间近似为非线性的指数关系.随油墨黏度的增大,油墨流场的温度升高,并且流场的最高温度与油墨黏度间为近似线性关系.     

太阳能光热转化中金纳米棒流体光学特性的实验研究

直接吸收式太阳能集热器是一种经济有效的吸收太阳能的方法.提出了利用流速控制纳米棒流体从而增强其光谱吸收的方案,并对纳米流体实际光学特性进行实验研究.分析了光照强度、流速以及浓度对纳米棒流体光热特性的影响.纳米流体出口温度随光照强度增大而提升,当流速为0.5 mL/min,辐射强度为600 W/m2时,纳米流体出口温度相...     

光催化水解制氢反应器温度场的数值分析

以太阳能光解水制氢为背景,采用计算流体力学软件结合二次开发,对太阳能光催化反应器内部的传热过程进行了数值分析。建立了高质量的结构化六面体光催化反应器网格,对太阳能光催化反应器模型的温度分布特性进行数值分析研究,编辑高斯热流,并结合太阳能光催化分解水制氢活性评价系统实验台进行模型验证。重点研究在全光谱作用下太阳辐射对于反应器以及反应器内部流体温度分布的影响,研究在不同工况下温度分布差异以及原因。     

电动汽车热泵空调微通道换热器温度分布特性

为了探讨微通道换热器温度分布特性对电动汽车热泵空调系统性能的影响,对应用新型微通道换热器入口分配器的电动汽车热泵系统进行性能测试,采用红外热成像仪记录制冷/制热工况下车外换热器温度分布变化情况.采用与换热器沿程方向垂直的温度不均匀度χ(温度标准方差)作为微通道换热器温度不均特性的度量.建立制冷制热工况2个BP神经网络模型,预测在不同运行工况、制冷剂流量、温度分布特性情况下系统的能效.神经网络的权重分析结果表明:对于所设计的电动汽车热泵空调系统,当微通道换热器被用作冷凝器和蒸发器时,换热器表面温度分布不均对系统性能的影响权重分别为34.97%和43.90%,改善气液两相的分配均匀性比改善气相的分配均匀性更利于系统性能的提升.     

垂直井筒两相流温度场的模拟计算

井筒多相流体的物性参数和流变特性参数等均是温度的敏感函数,因此,精确计算井筒多相流体的温度分布是准确预测其压力分布、进行油井生产参数优化设计和工况分析等的重要基础。文中基于两相流动力学和传热学理论,建立了垂直井筒及其周围地层温度场的数学模型。依据建立的模型,编制了不同开采工艺下的井筒温度场计算程序,并对单相和两相流体流动下的井简温度场进行了计算与对比分析。     

堵塞条件下棒束通道的流场与阻力特性

棒束通道结构复杂、流道狭窄,堵流事故下燃料可能丧失冷却并迅速升温,威胁其完整性,因此有必要对堵塞情况下棒束通道内的流场与压降特性开展研究。本文针对3×3棒束通道不同堵塞率条件下的流动问题,采用PIV测量及压降测量技术,获得了堵塞件下游的速度场分布及沿程和局部阻力系数的变化规律。结果表明:堵塞件下游3倍水力直径内存在涡流与回流现象,在堵塞件下游10倍水力直径下游堵塞件的影响基本消失;堵塞件的局部阻力系数在层流区下降较快,过渡区趋于平缓。涡的影响范围随堵塞物下游湍流程度的增大而减小,层流区雷诺数变化对堵塞物下游流态影响较大,进入过渡区这一影响逐渐减小。     

基于GMM微进给刀架的温度特性分析

在分析超磁致伸缩微致动器的特点、工作原理以及应用研究现状后,给定致动器各种参数,利用有限元分析软件分别对致动器在无水冷以及强制水冷两种工况下进行瞬态热分析,得到GMM棒表面的温度分布云图以及沿轴向的温度分布曲线,为GMA微驱动器的设计提供理论基础.     

剪切稠化流体在偏心圆环通道中的流动特性研究

本文以幂律因子n>1剪切稠化流体为研究对象. 针对剪切稠化流体的表观黏度随剪切速率变化呈现高阶非线性特性的问题,在非结构化网格中运用基元中心法对非线性粘性系数进行离散,并采用有限体积法对剪切稠化流体在偏心圆环通道中的充分发展层流进行数值计算. 结果表明,流体的幂律因子增大,会使基于达西摩擦因子(f)表示流体流动特性的fRe(Re为雷诺数)数值显著增大. 流体通道偏心率的增大会使流动分布不均,且fRe数值会随着通道偏心率的增大而减小,增大半径比会使流体通道的流速增大,但对fRe数值的影响却很小.     

宾汉流体在环空中温度分布规律研究

在钻井及采油工艺中许多流体表现为非牛顿宾汉流体特性,在现场施工中其流动换热特性将直接影响到井底参数的确定.从流体动量方程和能量方程出发,结合宾汉流体的本构方程,建立了宾汉流体环空中流动和换热充分发展时的控制方程组,并在恒壁温边界条件下对方程组进行了求解.得到了宾汉流体在环空中的温度分布规律.结果表明,宾汉流体截面上的温度分布与速度分布近似;等速核内温度随着压力梯度的增加而增加,随着屈服应力的增加而减小,随着视粘度的增加而增加;但等速核内的温度并不相等.     

废酸焙烧再生炉内流场的数值模拟

结合现有的喷雾焙烧酸再生技术资料与工艺参数,通过Ansy CFX流体分析软件,对焙烧炉内的温度分布进行了数值模拟分析,其结果与实际工艺参数相符合．在此基础上进一步模拟分析了焙烧炉内的温度、负压、速度与氧气分布规律,得到了关键位置的工艺参数的模拟数值,为焙烧炉的设计及工艺确定提供参考．     

废酸焙烧再生炉内流场的数值模拟

结合现有的喷雾焙烧酸再生技术资料与工艺参数,通过Ansy CFX流体分析软件,对焙烧炉内的温度分布进行了数值模拟分析,其结果与实际工艺参数相符合．在此基础上进一步模拟分析了焙烧炉内的温度、负压、速度与氧气分布规律,得到了关键位置的工艺参数的模拟数值,为焙烧炉的设计及工艺确定提供参考．     

棒束子通道两流体全隐式Picard Krylov算法

为提升压水堆堆芯棒束通道热工水力计算的精度和效率，本文提出一种Picard算法和Krylov子空间算法相结合的全隐式Picard Krylov算法。利用Picard算法完成棒束子通道两流体方程组全隐式求解，并使用Krylov子空间方法提升Picard迭代计算效率。研究表明：全隐式Picard Krylov算法在压水堆子通道及棒束通道基准题稳态和瞬态计算中，数值结果与实验结果吻合较好，且相较于Picard算法稳态计算效率最高提升89.7%,瞬态计算效率最高提升20.68%。相较于传统的算符分解及Picard迭代方法，全隐式Picard Krylov算法具有良好的计算精度和效率。