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．     

压水堆四通道模型全高度上的单相流数值模拟

为了研究压水堆芯在全高度上的单相热工水力为特性,基于曙光高性能大型并行计算集群,对压水堆中包含7个带搅混翼、刚凸及简化弹簧的完整定位格架的四通道模型在全轴向高度上进行了数值模拟.数值计算基于稳态RANS控制方程组,雷诺应力项的封闭采用RNG k-ε模型,方程各项的空间离散均采用相应的二阶格式,可同时保证计算效率和计算精度.数值结果展现了通道及格架内的流场和温度场,得到了截面平均温度、压力、二次流强度及Nu的轴向变化规律.分析表明,格架下游换热效率及温度非均匀度主要受二次流的影响,受湍流脉动的影响相对较小,且不同定位格架下游二次流强度变化趋势基本一致.     

水平管内气液两相流界面湍流各向异性分析

为探讨水平管内气液两相流湍流模型如何选择,提出水平管内气液两相流界面湍流为各向异性的猜想,分析了该界面湍流各向异性产生和发展的机理,指出界面湍流各向异性产生的湍流惯性力是水平管环状流形成的重要原因.通过比较二方程模型和雷诺应力模型(RSM)模拟同一个水平管环状流工况的结果来验证分析的正确性,在此基础上探讨了气液两相流湍流模型的选择依据.结果表明当水平管内气液剪切力较大时适合选用RSM模型,其他情况二方程模型和RSM模型均适用.     

小型制冷系统两相流致噪声研究进展

系统地回顾了制冷剂两相流致噪声研究的主要进展. 两相流理论研究表明,流致噪声的根本原因是压力降随时间的变化,流型对压力降的变化有显著影响,压力降的波动会引起管道的振动和噪声. 空泡动力学理论指出流型会影响气泡尺寸和形状,表现出声学特性的变化. 从热力学效应、管系和节流元件结构等方面出发,阐述各因素对流致噪声的影响,综合比较两相流致噪声抑制手段的效果. 从实验和数值模拟2个方面,概述了两相流致噪声研究方法的发展. 展望了两相流致噪声研究的发展方向,可以通过评价噪声特性的关键指标参数,系统地考察特征参数对流致噪声的影响,提出噪声抑制措施,未来指导制冷系统的优化设计.     

固液两相流中D—ε双方程湍流模式及在水涡轮机械流场中的应用

基于两流体模型，建立了固液两相流中Ｋ－ε的双方程湍流模式。模化了连续方程、动量方程、Ｋ方程及ε方程，在这些模化方程中，考虑了固液两相间速度滑移，颗粒同的作用及相间作用。使用本文所发展的湍流模型和颗粒磨损模型，可预测固液两相湍流中的流动特性和颗粒对过流部件的磨损率。数值模拟了一水轮机蜗壳含沙水流中的流动特性及磨损分布。其预测结果与实验结果较为一致。     

SL型静态混合器的改进结构与两相流分析

提出了一种SL型静态混合器的改进结构,对其内部结构加以描述,并对其中两相流的流动场进行分析.考虑实际装置结构内部两相流流动状态下参数之间的相互关系,对其进行理论研究.两相流通过改进的静态混合单元受到撞击、形成分离、绕流以及融合,持续加强混合效果.通过对真实湍流流态所做的解析,可为进一步完善SL型静态混合器的改进结构与参数的选择及优化提供依据.     

基于风洞试验的风沙两相流耦合流场特性

风沙两相流结构的理论与研究方法已趋于成熟,主要集中在风沙物理运动本身和防风固沙工程方面,然而,将风沙运动现象及其对建筑结构物的作用效应相结合的研究还比较鲜见,继续开展风沙地区工程结构的抗风沙研究具有重要的现实与工程意义。通过风沙风洞试验,模拟了实际沙漠地貌下的风场特征,重点通过风洞顶部落沙研究了类似沙尘暴环境下的沙浓度、风沙流速度廓线以及湍流强度随高度的变化情况。通过控制相同风速、变化不同输沙率进行落沙,以此形成多种不同类型的风沙两相流耦合流场,并与净风工况相比较。试验结果表明：沙浓度梯度分布与落沙孔数量、控制风速以及高度均相关;风沙流场中沙颗粒的运动对风速剖面有一定的削弱作用,对湍流强度却有增强作用;风场中沙质量浓度沿高度方向的分布特征直接影响了各高度处风速和湍流强度的大小,沙浓度越大的高度处对风速的削弱程度越显著,且对湍流强度的增强程度越大。     

固液两相流中K—ε双方程湍流模式及在水涡轮机械流场中的应用

基于两流体模型，建立了固液两相流中Ｋ—ε的双方程湍流模式。模化了连续方程、动量方程、Ｋ方程及ε方程，在这些模化方程中，考虑了固液两相间速度滑移，颗粒间的作用及相间作用。使用本文所发展的湍流模型和颗粒磨损模型，可预测固液两相湍流中的流动特性和颗粒对过流部件的磨损率。数值模拟了一水轮机蜗壳含沙水流中的流动特性及磨损分布。其预测结果与实验结果较为一致．     

摇摆状态下两相流空泡份额变化规律分析

为了研究摇摆对两相流空泡份额的影响,通过对不同管径、摇摆周期和摇摆角度下的竖直有机玻璃管内两相流空泡份额变化规律进行了分析.对实验数据的分析发现,管径增加会使相同容积含气率下的空泡份额减小;弹状流区域内,摇摆角度增加使得空泡份额降低,随着容积含气率的增加,摇摆角度改变对空泡份额的影响减弱;相对于摇摆角度对空泡份额的影响而言,摇摆周期的改变对空泡份额的影响并不明显.     

绕流线型回转体通气两相流动的非定常特性

为深入了解通气两相流的流场结构及水动力特性,在循环水洞中利用高速全流场显示技术及六分力天平测量技术,对绕流线型回转体通气两相流动的非定常特性进行实验研究.结果表明:弹身区域流场呈均匀分布的水气两相混合状态,流动稳定,非定常特性不明显;尾部区域流场较为紊乱,非定常特性明显,尾部空泡涡的周期性脱落引起模型阻力系数出现周期性脉动现象.绕流线型回转体通气两相流动的非定常特性与雷诺数及通气率有关.通气率的增加可降低由于尾部空泡涡的脱落而引起的阻力系数的波动幅度,而对尾部涡的脱落频率无明显影响;随着雷诺数的增加,由于尾部空泡涡的脱落而引起的阻力系数的波动幅度减小,尾部涡的脱落频率增加.     

密相液固两相湍流中颗粒浓度分布的研究

分析了密相液固两相湍流中影响颗粒浓度分布的因素,在颗粒浓度控制方程中,计入了由于颗粒相湍流强度分布的不均匀而引起的颗粒浓度湍流对流输运项,从而避免了原方程不能预测颗粒浓度可以逆梯度湍流输运的局限性。由竖直上升管中密相液固两相湍流流动的数值计算表明,本文模型所预测的颗粒浓度分布与实际情况符合较好。     

并联硅基扩缩微通道内气液两相间歇流型与压降特性

采用以IDT高速摄像仪和Nikon生物显微镜为主体的可视化观测系统,实验研究并联硅基扩缩微通道内氮气/水气液两相间歇流型及压降特性.随气液两相表观流速变化,间歇流子流型依次呈现环状/单相液体交替流型、弹状/环状/单相液体交替流型、弹状/单相液体交替流型、雾状/弹状/单相液体交替流型和雾状/单相液体交替流型,得到不同气液两相表观流速下并联扩缩微通道流型分布图.研究表明,均相流模型的压降计算结果同实验值有较大出入.尽管分相流模型在一定程度上引入了气液两相的相互作用,其预测结果好于均相流模型,但是仍无法精确地描述并联扩缩微通道内氮气/水气液两相的运动与空间分布.     

基于CFD的光滑棒束通道内超临界水传热特性及网格敏感性分析

基于CFD对2×2光滑棒束通道网格模型多维度节点的敏感性进行分析研究,得到最佳网格参数,并以此为基础分析棒束通道内温度、速度场参数分布规律,探究光滑棒束通道内超临界流体的流态特征。结果表明,周向及径向网格节点数目对结果影响较大,r、θ、z三个方向节点数量分别控制在50个、120个、1 200个为最佳,第一层网格高度应控制在1.74μm。工况1条件下流体流速分布较为均匀,进出口流体温差、速度差要小于工况2,单根燃料棒周向温度中心侧要高于棒束外侧,以通道中心与棒束中心为中心面,温度逐级下降且呈对称分布。     

水平90°弯管内固液两相流动的数值模拟

为研究90°弯管内固液两相流动特征,采用多相流混合模型对水平90°弯管内水和沙粒固液两相流动进行数值模拟,分析弯管典型横截面上二次流现象,讨论其发展变化对沙粒浓度分布的影响。模拟结果显示:当Re=5×104时,随着入口沙粒浓度升高,弯管出口横截面中心区域混合流体速度趋于更均匀分布,随着入口沙粒直径增大,沙粒快速积聚于管道下侧,形成堆积;当Re数增大到2×105时,在相同沙粒直径下,弯管出口横截面混合流体速度分布变化不大,除管道下侧区域外,沙粒浓度分布变得更均匀。与实验结果对比表明,该模型可用于弯曲管道内固液两相流动特性的有效计算。     

水平90°弯管内固液两相流动的数值模拟

为研究90°弯管内固液两相流动特征,采用多相流混合模型对水平90°弯管内水和沙粒固液两相流动进行数值模拟,分析弯管典型横截面上二次流现象,讨论其发展变化对沙粒浓度分布的影响.模拟结果显示:当Re=5×104时,随着入口沙粒浓度升高,弯管出口横截面中心区域混合流体速度趋于更均匀分布,随着入口沙粒直径增大,沙粒快速积聚于管道下侧,形成堆积;当Re数增大到2×105时,在相同沙粒直径下,弯管出口横截面混合流体速度分布变化不大,除管道下侧区域外,沙粒浓度分布变得更均匀.与实验结果对比表明,该模型可用于弯曲管道内固液两相流动特性的有效计算.     

固相体积分数对泵性能影响研究

针对脱硫泵在输送固液两相流介质时存在的磨损严重、效率不高的状况,采用混合多相流模型和修正的k-ε湍流方程对脱硫泵内部流场进行了数值模拟,得到了泵内固体相的颗粒分布和运动规律以及不同固相体积分数与泵扬程、效率的关系曲线。结果表明:固体颗粒主要分布在叶片工作面和后盖板面,加剧了叶片和后盖板的磨损速度;固体颗粒在工作面上的相对速度较背面大,工作面和后盖板相交的棱角处颗粒浓度大且颗粒以一定的速度与叶轮发生摩擦,容易导致叶轮局部磨损;随着固含量的增加,泵的扬程、效率下降明显,而轴功率趋于稳定,说明脱硫泵的运行存在一个最佳输送浓度。     

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。     

水平管内汽液两相流流型及换热特性数值模拟

为研究水平管内相变汽液两相流动流型变化,使用VOF模型和RSM湍流模型对其进行了数值模拟,分析了水平管内对流换热、压降及流型的变化．模拟结果表明:VOF模型和RSM湍流模型可用于模拟两相流流型中的泡状流、分层流、波状流、弹状流以及环状流;模拟结果与Mandhane流型图基本吻合;对流换热系数及压降与已有关联式吻合较好．     

固粒穿过液体湍流边界层的运动

重力选矿中的分选过程多在近壁面进行，由于近壁面的湍流边界层存在着很大的速度梯度和浓度梯度；固粒在穿过湍流边界层时的运动和穿过主流区域，在运动机理上存在着根本性的不同，应该分别加以考虑此外，固粒在液体湍流边界层中的受力分析与在气体边界层中也大不同，须另加研究本文讨论液体湍流边界层的速度分布，对固粒穿过液体湍流边界层的受力进行分析，最后计算固粒穿过液体湍流边界层的轨迹分析中略去固粒间相互作用的影响及固粒对湍流边界层的影响，即只考虑稀相的液固两相湍流边界层的特性     

南梁华64区延9沉积微相研究

根据取心井的岩心资料、地质资料、试油资料及测井综合曲线,采用小波分析技术划分地层界面,建立了精准合理的地层格架;通过建立测井相和沉积相关系数据库,利用灰色关联分析技术,优选出适合本区的沉积微相分析评价参数、标准和权系数;采用交会图等技术编制了沉积微相平面图。南梁华64区延9期物源来自研究区东南部,主要沉积微相有分流河道、天然堤、河漫滩及河漫沼泽,研究区从延93到延91接受了从水退到水进、再到水退沉积,延91沉积了主要含油砂体。