自然循环两相漂移流理论分析模型的建立

以5MW核供热堆试验回路（HRTL－5）为物理原型，从理论上推导了加热段欠热沸腾，上升段入口附近的冷凝，上升段闪蒸以及气空间压力平衡等关系式，并考虑了热力不平衡等因素的影响，建立了一个完整的四方程漂移流模型，该模型适用于分析低压低干度自然循环系统的流动问题，通过引入凝边界层，首次解决了两相流动过程中汽泡在过冷水中的冷凝问题，对汽空间则推导了压力及液位的约束方程，方程组可采用积分方法求解，并利用Rung-Kutta-Verner方法求解所得的微分方程组。     

200MW低温堆主换热嚣阻力特性实验研究

通过1:2.33的实验模型,对大庆200MW低温核供热堆主换热器进行了水力学模拟研究。研究结果表明:当Re>5000时,换热器的阻力系数已进入自模区。给出了换热器达到自模时的阻力系数及各流程间的流动阻力分布。提出了减少出口段流动阻力的优化设计方案。阻力系数的设计值与模拟研究结果相吻合。描述了发生两次流量漂移现象时,各系     

高温堆的热利用--热化学循环制氢的研究

利用高温堆提供的900℃的高温热源，用碘－硫（IS）循环热化学水解的方法可得到没有二氧化碳释放的能源系统。介绍了IS循环的概念、IS循环实验室规模生产氢气的实验验证以及对IS循环闭合回路改进的研究。     

颗粒-壁面相互作用对石墨粉尘在高温气冷堆蒸汽发生器换热管表面沉积过程的影响

石墨粉尘在高温气冷堆蒸汽发生器换热管表面的沉积直接影响一回路放射性分布，因而备受学界和业界的关注。本文采用临界粘附速度模型研究石墨粉尘颗粒的碰壁过程，并将其耦合入蒸汽发生器一次侧的气固两相流模拟计算中，得到了石墨粉尘颗粒在换热管束间的输运和沉积规律。结果表明，考虑颗粒-壁面相互作用后，石墨颗粒沉积率显著减小，其与粒径的关系也有所不同。沉积率随粒径的增大先增大后减小，最大沉积率对应粒径约3 μm。空间分布规律上，小颗粒迎风第1排管沉积率相对最大，2 μm以上颗粒最大沉积率发生在第4～6排管。     

基于IAPWS-IF97的自然循环差压测量修正技术

清华大学核能与新能源技术研究院所设计的低温供热堆一回路采用全功率自然循环,具有很强的固有安全性。由于自然循环压头低,回路阻力对流量有较大影响,因此,降低一回路阻力是反应堆设计的关键技术之一。为验证设计的正确性,搭建了1个试验回路,模拟一回路自然循环。采用差压变送器测量回路压降时,引压管内水的温度差将导致其密度差,并进而带来很大的测量误差。IAPWS-IF97公式在计算水和蒸汽物性时具有很高的精度,为此,开发了基于该公式的ActiveX控件,计算水在不同温度和压力下的密度。将该控件应用到基于组态软件的数据采集系统中,实现了差压测量的在线修正。数据分析结果表明,通过这种修正,大幅提高了差压测量数据的精度。     

非牛顿流体液滴铺展过程的格子Boltzmann模拟北大核心CSCD

格子Boltzmann可有效模拟气液两相流动,成功应用于牛顿流体动态湿润领域和非牛顿流体单相流动领域的研究。将牛顿流体的两相流动格子Boltzmann模型与非牛顿流体单相流动格子Boltzmann模型相结合,建立了幂指流体两相流动格子Boltzmann模型,模拟了牛顿流体和幂指流体液滴铺展过程,并将液滴半径随时间的变化规律模拟结果与液滴铺展理论模型进行了比较,对两类流体的铺展指数与流变指数变化关系进行了分析讨论。     

二维双区球流运动唯象方法的数值模拟

为研究燃料球和慢化球呈双区分布的球床式高温气冷堆球流运动的规律,以二维双区球流运动实验台架为参照,采用离散单元法(DEM)进行数值模拟。从唯象的角度对模拟结果进行分析,研究了双区分布的形成过程、中心区、交混区与滞留区以及速度分布等问题。模拟结果表明：在当前模拟条件下,可形成稳定的中心区,中心区与环形区之间存在交混区,且存在滞留区。本体内越靠近底部卸料口,竖直方向速度分布越不均匀,水平方向的扩散越来越大。     

垂直上升管内对流沸腾瞬态数值模拟及其两相流不稳定性预测

核电站蒸汽发生器二次侧为两相对流沸腾换热过程,在设计过程中须保证其不发生两相流不稳定性。本工作采用时域法对垂直上升管内两相流不稳定性进行研究,建立了垂直上升直管内流动沸腾过程的一维模型,并编制计算程序。采用该程序模拟了流动沸腾过程气液两相流密度波的不稳定性,给出两相流波动过程瞬态参数分布,由此分析了密度波不稳定发生的机理,并分析了质量流速、系统压力、入口过冷度对不稳定的影响。结果表明,与已有实验及理论结果相比,瞬态参数计算结果与实验结果符合较好,可较好找到不同工况下直管内气液两相流发生不稳定的边界,结果优于Khabenski线算图方法。     

氦气冲刷螺旋管束传热的数值研究

采用CFD软件对氦气冲刷螺旋管束的传热特性进行了数值模拟。计算时采用了轴对称简化模型;湍流模拟采用低Re k-ε模型。通过与实验数据对比,发现低Re模型比壁面函数法更适合计算冲刷管束类型的流动。计算结果表明,顺排管束前几层平均Nu高于叉排管束,而深层管平均Nu低于叉排管束;管列距离较大时排列方式对深层管的传热影响很小;管束与边界距离约为管束中心部分氦气流道宽度的一半时,各列传热管传热和氦气出口温度都较为均匀;管束横向位置发生偏移将导致管束内流动、传热出现不均匀。结果对于螺旋管蒸汽发生器设计具有参考意义。     

螺旋管内水和蒸汽局部传热特性研究

以高温气冷堆蒸发器为背景,采用FLUENT软件模拟了单相水和蒸汽在不同尺寸螺旋管内部的流动和传热过程,研究了壁面局部传热特性。计算结果表明,远离螺旋中心线一侧局部传热较强而靠近螺旋中心线一侧传热较弱,壁面Nu周向分布非常不均匀。管径与螺旋直径之比是主要影响因素,当其值增大时截面温度极值点向螺旋中心线外侧移动,加剧了温度分布和Nu分布的不均匀性。在层流向湍流过渡区内,Re的增大使截面各点温度梯度均有所增加,同时也增大了Nu周向分布的不均匀程度,但在旺盛湍流区内Re对Nu分布无明显影响。壁面热边界条件形式对局部Nu周向分布没有显著影响。给出了局部Nu的估算式。