不同运行工况下蒸汽发生器热工水力稳态特性数值研究

基于相似模化理论建立了蒸汽发生器一、二回路流体及传热管流 固耦合传热的单元管三维物理模型,对大亚湾核电厂蒸汽发生器不同工况下的热工水力稳态特性进行了数值模拟研究。采用热相变模型描述二回路汽液两相流动与换热、流-固耦合模型描述一回路冷却剂借助U型管与二回路流体换热。数值计算结果表明：满负荷运行时,传热管内壁温度变化趋势与一次侧流体基本一致,外壁温度与二次侧流体温度变化趋势相同;截面平均含汽率沿传热管高度的升高呈上升趋势,出口质量含汽率与大亚湾核电厂实际运行参数相符;随负荷降低一回路出口温度基本不变,二回路出口温度升高,质量含汽率及传热系数下降,平均传热系数与Rohsenow经验关联式的计算结果基本吻合。     

舰用增压锅炉烟风阻力计算方法研究

增压锅炉是适合于大型水面舰艇的主动力装置.通过对增压锅炉烟气通道、配风器和对流管束内烟气的流动特性分析,借助对部分烟气流动情况复杂区段的流场数值模拟,根据流体力学基本理论,结合在现有非增压锅炉设计运行中广泛采用的烟风阻力相关参数、计算公式和线算图表,探讨了适合增压锅炉的烟气通道、配风器和对流管束的烟风阻力计算方法.并以现役某型增压锅炉为实体,利用选定的公式进行烟气通道、配风器和对流管束的阻力校核计算,验证了公式的可行性.     

基于流固耦合的蒸汽发生器换热管结构应力分析

以核电站蒸汽发生器为研究对象,采用两流体模型描述二次侧汽液两相流动及沸腾换热,利用CFX对一、二次侧流体与换热管及支撑板的耦合流动换热进行三维数值模拟,在此基础上提取一、二次侧流体压力载荷,在Workbench平台中实现载荷向结构模型的传递,计算换热管结构应力。流固耦合计算结果表明:支撑板位置处二次侧流体流速迅速增大又快速减小,并且流体湍流耗散急剧增大造成二次侧流体压力损失增大;换热管压力应力取决于一、二次侧流体压差,整体平均压力应力约为58MPa,与实际测量参数相符。     

基于群体平衡原理的蒸汽发生器汽液两相流动与沸腾数值模拟

基于相似原理建立了耦合四叶梅花形支撑板的蒸汽发生器“单元管”三维物理模型。采用考虑汽泡聚合与破碎效应的MUSIG （multiple-size-group）模型描述二次侧汽泡尺度分布和水力特性,热相变模型计算二次侧汽液两相沸腾相变过程,对大亚湾蒸汽发生器汽液两相流动与沸腾过程进行数值研究。模拟结果表明,支撑板位置处汽、液相流速均急剧升高,产生射流,在离开支撑板孔口时迅速形成回流。两相邻支撑板间出现明显的汽泡由小到大的周期性变化过程,冷、热端沿程汽泡最大直径缓慢减小。二次侧平均传热系数与Rohsenow经验关联式的计算结果吻合较好。     

基于流热固耦合的核电蒸汽发生器传热管热应力数值模拟

以大亚湾核电站蒸汽发生器为原型,基于相似模化原理建立了蒸汽发生器简化物理模型。采用两流体模型及热弹性力学基本关系式分别描述气液两相流沸腾相变过程和热应力变化规律。利用CFX对一、二回路侧流体流动传热及与传热管的耦合换热过程进行了数值模拟,并在ANSYS WORKBENCH中实现了流体温度场载荷向结构的传递,进而对传热管进行稳态热分析和热应力分析。计算结果表明：二回路出口质量含汽率为24.5%,冷却剂出口温度为296.2 ℃,均与大亚湾蒸汽发生器实际运行参数相符;传热管热应力与其壁面温差分布一致,且沿壁厚方向先减小后增大,并存在中性层,传热管最大热应力为54.5 MPa。研究结果为蒸汽发生器的优化设计及安全运行提供了一定的理论支撑。     

蒸汽发生器降负荷过程热工水力特性瞬态数值分析

基于大亚湾核电站蒸汽发生器实际运行过程,采用CFD技术,对其100%~50%工况的降负荷过程进行瞬态模拟,以揭示蒸汽发生器流动传热特性在降负荷过程中的动态变化规律。计算结果表明,降负荷过程中,一、二次侧流体热工参数均随时间降低,而且随着换热强度下降,支撑板(TSPs)对二次侧含汽率、流速及表面换热系数的扰动作用也逐渐减弱。对应于100%、70%及50%三种工况,一次侧流体出口温度分别为297.2、295.6和294.8℃,二次侧出口流体平均质量含汽率分别为24.5%、16.7%和12.1%,模拟结果均与大亚湾核电站运行过程中的实际值相符。研究结果为蒸汽发生器的安全运行及优化设计提供了理论参考。     

声空强化渗透脱水过程质扩散研究

An experimental study on intensifying osmotic dehydration was carried out in a state of nature and with acoustic cavitation of different cavitating intensity (0.5A, 0.7A and 0.9A) respectively, in which the material is apple slice of 5mm thickness. The result showed that acoustic cavitation remarkably enhanced the osmotic dehydration, and the water loss was accelerated with the increase of cavitating intensity. The water diffusivity coefficients ranged from 1.8×10-10m2·s-1 at 0.5A to 2.6×10-10m2·s-1 at 0.9A, and solute diffusivity coefficients ranged from 3.5×10-11m2·s-1 at 0.5A to 4.6×10-11 m2·s-1 at 0.9A. On the basis of experiments, a mathematical model was established about mass transfer during osmotic dehydration, and the numerical simulation was carried out. The calculated results agree well with experimental data, and represent the rule of mass transfer during osmotic dehydration intensified by acoustic cavitation.     

基于导热和对流联合作用原理中温管道流量测量研究

提出了一种测量管道流量的方法，即基于导热和对流和对流联合作用原理的中温管道流量测量方法。在提出测试原理的基础上，建立了依据该测试原理进行流量测量的实验台架，通过热空气等截面的实验试件进行实验。实验结果表明，基于导热和对流联合作用原理流量测量方法所依据的测试原理是正确的。由于该流量测量方法将流量测量问题转化为温度测量问题，因此产生误差的主要原因在于温度测量的准确度。     

船用蒸汽蓄热器连续工作过程数学模型及其性能仿真

根据船用蒸汽蓄热器的特点,建立了考虑蒸发(冷凝)相变弛豫时间的船用蒸汽蓄热器连续工作过程数学模型,并利用实验结果验证了模型的准确性,在此基础上利用仿真模型研究了关键参数对于连续充、放汽过程动态特性的影响。船用蒸汽蓄热器的充水系数决定蓄热器的蓄热能力,同时制约着系统的机动性,而充、放汽压力在影响蒸汽能量的储存与转化效率的同时,对于能否优化蓄热器的容积起到关键作用,因此应充分考虑弹射系统对弹射周期、弹射蒸汽压力、弹射所需蒸汽量等参数的要求匹配好两者的关系,使其既能满足弹射效率又能达到舰载机起飞所需的蒸汽参数。     

基于漂移流理论的蒸汽发生器动态特性

以大亚湾核电站U型管自然循环蒸汽发生器为研究对象,根据蒸汽发生器上升通道沸腾段特点,建立了适合工程应用的漂移流模型动态方程。在验证稳态工作特性及与漂移流理论所涉及的关键参数准确性的基础上,进行了蒸汽发生器动态特性仿真与分析。结果表明,所建立的漂移流模型能够较准确地反映蒸汽发生器两相流的流动与换热特性。随着扰动的添加蒸汽发生器各参数都表现出合理的变化趋势,并准确地模拟出“虚假水位”现象,且负荷越高水位对扰动的响应速度与程度越大。