人工神经网络在棒束临界热流密度预测中的应用

基于已有的棒束临界热流密度数据库,采用COBRA-Ⅳ程序计算得到子通道局部临界热流密度数据库。用人工神经网络（ANN）理论对数据库进行训练,得到基于ANN理论的棒束临界热流密度预测模型。预测模型的预测精度显著高于常用经验关系式的预测精度,其预测值的均方差为5.63%。     

关于核电站燃料棒束临界热流密度研究中一些问题的讨论

本文分析了定位格架对临界热流密度(CHF)影响的机理,讨论了如何判断定位格架热工性能的好坏;对我院已做过的几种带不同定位格架的核电站燃料棒束的 CHF 实验结果作了对比分析,并与国外最新的 CHF 经验公式作了对比。     

环形通道内棒偏心和弯曲工况临界热流密度机理研究

本文分别从两种不同类型的临界热流密度（CHF）的触发机理出发,分析了内棒偏心和弯曲对CHF的影响。以氟利昂（R-134a）作为流动工质,在竖直向上流动的环形通道内开展了仅内棒加热的CHF实验研究。实验段包含3种形式：同心、偏心和弯曲。偏心实验结果表明：在高过冷工况下,内棒偏心将对CHF造成惩罚,且偏心率为0783的实验段对CHF惩罚更严重;在低过冷工况下,偏心效应减弱。高压高质量流速工况,空泡漂移效应会导致偏心率为0783的CHF大于偏心率为0435的CHF。弯曲实验结果表明：小闭合度的弯曲对CHF几乎没有影响。大闭合度的弯曲对于低质量流速的Dryout型CHF,弯曲棒会破坏液膜的稳定性;对于低质量流速的DNB型CHF,空泡漂移效应远小于偏心通道,弯曲的CHF小于相同最小间隙下偏心的CHF。     

棒束临界热流密度流体模化研究

在空泡物理和自然循环重点实验室氟里昂热工实验装置上进行了CHF实验 ,实验段为9 5×1 0mm元件管组成的 4× 4棒束 ,并对其开展了 4× 4棒束CHF流体模化研究。在压力 1 5 9～ 2 73MPa、质量流速 4 88～ 2 0 80kg (m2 ·s)、临界含汽率 -0 2 0～ 0 3 0的工况范围内 ,采集了 1 70个 4× 4棒束CHF实验数据 ,并与压力 9 9～ 1 6 2MPa、质量流速 2 74～ 1 4 73kg (m2 ·s)、临界含汽率 -0 2 0～0 3 4工况范围内 ,以水为工质相同棒束实验段内的 2 0 6个棒束CHF实验数据进行比较 ,发现Ahmad补偿失真模型、张振杰模型和Stevens Kirby模型在上述工况范围内不再适用于棒束CHF的模化 ,这些模型的预测偏差均大于 2 0 %以上 ,而且棒束CHF模化的流量模化因子k明显地受压力、质量流量和入口含汽率的影响。据此提出适用于上述工况范围内 4× 4棒束CHF模化的流量模化因子k的关系式 ,其CHF预测偏差在± 1 5 %以内 ,均方根误差为 7 0 5 %。     

单棒垂直方形通道临界热流密度实验研究

采用R134a作为流体工质,对单棒垂直方形通道临界热流密度（CHF）进行了实验研究。流道横截面为19 mm×19 mm的方形通道,内置外径为9.5 mm的单根加热棒,用来模拟压水堆中典型栅元通道。实验工况通过流体模化方法覆盖了压水堆典型运行工况。实验结果表明,R134a在方形通道内的CHF参数趋势与圆管中水的CHF参数趋势相同,R134a可以替代水作为模化工质;通过对圆管Bowring关系式和Katto &; Ohno关系式进行冷壁因子修正,可用于预测带有冷壁的方形通道的CHF;Katto的流体模化方法适用于带有冷壁的方形通道。     

矩形窄缝通道临界热流密度数值预测

利用已有的实验数据对Weisman模型和Kwon模型的计算结果进行计算与分析.结果表明:2套模型计算偏差分布趋势相似,但Kwon模型的分散度较小,精度更高.对于矩形窄缝通道,已有的汽泡壅塞模型预测精度较差;不宜将汽泡壅塞模型直接用于矩形窄缝通道.结合矩形窄缝通道自身的特性对其中的Kwon模型进行了拓展.改进后的模型具有...     

低压棒束临界热流密度

测定了半圆形通道内六根均匀加热元件的临界热流密度。采用“硅光电池”法进行临界监测。给出了加热段出口附近装有定位栅和整个加热段都不装定位栅(“光棒”)两种情况的实验结果,并将结果分别整理成两个经验公式。实验结果表明:此种结构定位栅使临界热流密度严重降低。     

棒束通道定位格架沸腾临界特性数值研究

为研究核反应堆中定位格架及搅混翼对沸腾临界现象产生的影响,本文采用计算流体动力学（CFD）分析方法,探讨了棒束通道中定位格架的数目、位置和搅混翼的角度对于沸腾临界现象的影响。结果表明:定位格架会对主流流动产生阻力,同时定位格架数目越多,沸腾临界发生的温度也越高,但将定位格架布置在沸腾临界发生位置时,则可有效改善壁面传热环境并降低沸腾临界发生时的峰值温度。搅混翼的存在则会有效降低加热面附近空泡份额,改善传热环境,但搅混翼角度过大时会导致沸腾临界提前发生。      

定位格架对4×4棒束临界热流密度流体模化的影响

基于棒束临界热流密度(CHF)流体模化研究现状,进行了 4×4 棒束 CHF流体模化的实验研究。实验结果表明:适用于圆管的CHF流体模化模型不再适用于 4×4 棒束,最后一道定位格架对 4×4 棒束在氟利昂 12中的 CHF有明显的影响,表明定位格架对棒束 CHF流体模化有复杂的影响,需进一步研究。     

矩形通道临界热流密度计算模型的实验评价

自然循环条件下,矩形通道内的临界热流密度(CHF)发生受到很多因素影响,目前对其特征的把握尚不完善。将本研究中得到的实验结果与Katto的强迫循环和Zhang的自然循环两种CHF模型的计算值进行比较,分析两种模型在实验条件下的适用性以及入口流速、出口质量含汽率和压力对CHF的影响。研究表明:Katto模型的计算结果普遍高于实验值,而Zhang模型的计算结果与实验值符合较好。随着入口流速的增大,自然循环和强迫循环CHF均逐渐增大;随着出口质量含汽率的增大,两类循环的CHF均减小;随着压力的增大,两类循环的CHF都增大,而在较大压力条件下自然循环CHF的增长速率随系统压力的增大而减小。     

Critical Heat Flux in a Heater Rod Bundle Cooled by R-134a Fluid near the Critical Pressure

In the development of supercritical pressure water cooled reactors, it is important to understand the characteristics of a heat transfer near the thermodynamic critical point. An experimental study on the critical heat flux near the critical pressure has been performed with a 5 × 5 square array heater rod bundle cooled by R-134a fluid (P _c = 4:059MPa, T _c = 101°C). The critical power has been accurately measured up to the reduced pressure of 0.99 (4.03 MPa). The critical power decreases sharply at a pressure of about 3.8–3.9 MPa as the pressure approaches the critical pressure. For the low mass fluxes of 50 to 250kg/m², a sharp decrease in the critical power is not observed near the critical pressure. The CHF phenomenon near the critical pressure no longer leads to an inordinate increase in the heated wall temperature such as the case of DNB at normal pressure conditions. In the pressure region close to the critical pressure, there is a threshold pressure at which the CHF phenomenon disappears. When the pressure exceeds the threshold pressure, the wall temperature increases monotonously without a CHF occurrence according to the power level applied to the heater rods. The threshold pressure moves toward the lower pressure region gradually with an increasing mass flux.     

窄缝通道内支撑柱对传热性能的影响

将计算流体动力学方法应用于窄缝通道内支撑柱对传热性能的影响分析。用CFX程序数值模拟有和无支撑柱两种情况下窄缝通道内的冷却剂流动，通过比较相同热流密度工况下加热壁面出口附近相应峰值点温度来分析支撑柱对通道内冷却剂冷却能力的影响。结果表明：支撑柱对该通道的临界热流密度的影响较小，可在实验中采用支撑柱以防止窄缝通道变形。     

临界热流密度流体模化广义准则数研究

考虑到不同流道结构参数对流动沸腾临界热流密度(CHF)的影响,提出一描述流道结构参数影响的广义影响因子Dn,基于相似理论和量纲分析理论导出了含有参数n的13个相似准则数,并与Ahmad的推导结论进行了比较。对比结果显示,Ahmad的推导结论是本文结论n=1时的特殊情形,也可认为本文定义了一新的能够集中反映复杂流道型式对CHF发生机理影响的等效特征尺寸De。     

水力驱动控制棒步进缸三维流场数值模拟

应用计算流体力学程序CFX5对水力驱动控制棒步进缸内部的三维流场进行了计算和分析。结果表明：步进缸内大部分区域流体流速较小,压力较高,且变化不大,发生明显变化的部位主要分布在步进缸底部水管入口及截面突变处、内外套对孔处和排气孔处。     

测量和预测棒束CHF数据对比方法研究

通过采用子通道程序FLICA建模分析5×5棒束临界热流密度试验,并分别采用直接代入法(DSM)和能量平衡法(HBM)两种方法利用已有临界热流密度关系式获得计算的临界热流密度,并将计算的临界热流密度与试验获得的临界热流密度对比分析,探讨了棒束临界热流密度试验数据的处理方法。结果表明,在棒束临界热流密度试验数据与已有关系式计算数据的对比中,HBM是一种更合理的方法。     

微细化沸腾传热实验研究

气泡微细化沸腾是沸腾到达某个临界热负荷后,加热面温度升高不大,与该临界热负荷相比,热流密度大幅提高的沸腾现象。本文在设计完成一可视化实验装置的基础上,通过高速摄影仪观察并结合采集的壁温数据,对常压下直径为10 mm铜加热面上的池式气泡微细化沸腾现象进行了研究,并讨论了液体过冷度对其的影响。实验发现,气泡微细化沸腾状态下,加热面上生成1层极其不稳定的气膜,气液交界面上不停地有大量微小气泡生成并以极高速度射入过冷液体中。随加热面热流密度的增大,气膜厚度波动周期缩短,气膜最大厚度减小,所生成微小气泡的直径也明显减小。实验中获得的最高热流密度达9 MW/m²。     

控制棒水压驱动系统落棒减速部件三维流场分析

控制棒水压驱动系统是清华大学为低温核供热堆研制的新型内置式控制棒驱动技术,控制棒水力减速部件是水压驱动系统的关键部件之一,在保证落棒时间的前提下,通过其对落棒过程进行减速,降低控制棒快速落棒过程的冲击力,避免控制棒十字翼的变形和损坏。本文分析了控制棒水压驱动系统落棒减速机理,利用CFD软件FLUENT对驱动系统水力减速箱流道进行了三维流场数值分析,并分析了对应不同落棒位置水力减速箱流道在不同边界条件下的流场分布特性。在流场分析结果的基础上计算得到了水力减速箱侧壁孔流道和底部缓冲腔流道流量系数随落棒位移的变化,将该结果与驱动系统落棒减速理论模型联立,获得了控制棒落棒位移曲线,理论计算结果同冷态落棒性能实验结果符合得很好,从而验证了流场分析结果的正确性,在此基础上分析了落棒过程减速箱内外差压和落棒速度与水力减速箱流量系数的关系,为控制棒水压驱动系统落棒减速部件的设计和优化提供了指导。