涡流式分离器气液两相分离数值模拟研究

对于气液两相分离,传统分离器或体积过大,或旋流强度低,因此考虑提出一种新式的涡流式分离器。利用涡流二极管逆向流动形成强度较高旋流的特点,在旋流腔上方加入一根支管,从切向入口进入的两相流由于密度差和旋流的作用,气相会聚集在中心由于浮力作用从上支管流出分离器,液相会分布在四周由于重力作用从下支管流出分离器,从而实现两相分离。采用数值模拟的方式分别对不同旋流腔尺寸以及出口形状的分离器进行计算,模拟结果表明,在进口流量为0.5 t/h、入口含气率1%～5%工况下,控制底流口压力和入口相同,溢流口与入口压差在80～90 kPa范围内,分离器对粒径在50～100μm的气泡分离效率可以达到90%以上。     

并联立式屏蔽电机主泵流动特性数值研究

以缩比系数为1∶4的立式屏蔽电机反应堆主冷却剂循环泵（简称主泵）为研究对象,建立2台并联主泵反向旋转（模型1）和同向旋转（模型2）2种几何模型;运用计算流体力学（CFD）方法对2种模型的并联主泵内部流场进行稳态运行计算,从主泵的外特性、进口流动特性、入流品质、管内压力分布方面对模型1和模型2进行对比分析。结果表明,模型1中A、B主泵性能基本一致;模型2中A、B主泵的流量相对偏差基本在0.8%以内,最大值达到1.69%,扬程相对偏差稳定在1%以内,效率和轴功率相对偏差最大值分别达到6%和8%;模型2相对模型1流动稳定性更好、入流品质更高、管内压力分布较低,有利于设备的长期运行。      

屏蔽式核主泵动静转子间的压力脉动特性

为了研究屏蔽式核主泵动静转子间的压力脉动特征,应用数值模拟方法,采用分离涡模拟（DES）,对模型泵不同流量工况进行非定常计算,分析其时域特征和频域特征,得到了其压力脉动特性。结果表明：核主泵模型泵动静转子之间压力脉动的频率为叶频及其倍频,这是由于叶轮出口边的射流尾迹与导叶入口边周期性的相互切割作用引起的。压力脉动的波动幅度在蜗壳出口处最大,且沿逆时针方向逐渐减弱;在小流量下较小,随着流量增大,其波动幅度增大。动静转子间存在低压流体区域,其数量与叶轮叶片数相同,传播速度与叶轮转速相同。     

新型旋叶分离器分离特性与机理研究

为定量地获得熔盐反应堆旋叶分离器中气泡的分离行为,采用计算流体力学(CFD)方法获得了分离器液相流场分布,基于涡旋模型耦合相间作用力的气泡分离模型开发了气泡运动的数值计算程序,快速预测了分离器内熔盐介质中气泡的临界分离直径。通过对气泡受力的量化,阐述了气泡的分离机理。分析表明,气泡受到的相间作用力的大小与其运动到分离器内不同半径位置密切相关;气泡在轴向上受到的附加质量力分力和曳力分力决定着气泡分离长度;气泡在径向上受到的压力梯度力、升力与曳力、附加质量力相平衡时,其不能再向心运动进入气芯被捕获分离。     

基于人工神经网络的压水堆燃料破损状态监测

为提升对核反应堆燃料棒包壳破损的预测能力,建立两个串联的人工神经网络分别判断燃料棒包壳是否破损以及破损程度。通过改变沾污铀质量、增加数据扰动、改变运行功率和使用更少的特征核素进行训练,对用于判断是否破损的神经网络模型和判断破损等级的神经网络进行了性能测试和分析。在沾污铀质量小于0.5 g、数据扰动在30%以内、单棒功率在77 kW到120 kW之间的条件下,第1个人工神经网络能较好地判断出是否破损。第2个神经网络,对于考虑的5种破损程度,判断的精确性较高。与传统的碘同位素比值法相比,神经网络方法响应更快,精度更高。结果表明,人工神经网络可用于预测反应堆燃料包壳是否发生破损以及破损程度。     

中空压力旋流喷嘴内流场特性研究

针对切向进液的压力旋流喷嘴,利用实验测量结合数值模拟的方法研究其内流场特性.采用高速摄像仪跟踪记录并测量内部空气心和外部雾化锥角大小;采用LDV激光测试系统测量出口速度场.由此对比验证了VOF多相流模型、RNGк-ε湍流模型适用于此类旋流喷嘴数值模拟计算.随后分析得到喷嘴内部不同截面的压力场、密度场和速度场分布图;拟合准势流区和似固体区切向速度沿23mm截面半径变化关系式,所得结果对解释旋流喷嘴内部流场形态提供参考依据.     

燃料包壳破损条件下裂变气体释放模拟实验研究

反应堆燃料包壳破损发生时需要判断其破损程度,为系统及时作出响应提供参考依据。目前使用逃脱率系数表征压水堆燃料包壳的破损程度,但对于裂变气体释放机理缺乏研究。本文采用实验方法研究燃料包壳破损时,非稳态过程中冷却剂压力和温度对裂变气体释放的影响。实验装置基于几何相似性、流动相似性以及闪蒸相变相似性设计,考察了在子通道内冷却剂压力与温度对裂变气体释放的影响,以及闪蒸对非稳态过程中裂变气体逃脱率的影响。实验结果表明:在选取的0.5 mm破口尺寸下,非稳态过程对于气体释放速率没有明显影响,实验中长期逃逸率保持稳定,释放过程符合一级动力学方程。同样冷却剂压力下,冷却剂温度从90℃增长到110℃时,长期逃逸率增长。同样冷却剂温度下,回路压力从0.3 MPa增长到0.5 MPa,长期逃逸率则下降。长期逃逸率与过冷度负相关,表明燃料包壳破口处的液膜对于裂变气体释放有影响。     

旋流喷嘴内部流场的数值模拟和实验研究

为了揭示旋流喷嘴内部流动机理,有效预测其外部雾化特性,采用VOF多相流模型和RNG κ-ε湍流模型对旋流喷嘴内部的气液两相流动进行了数值模拟.通过对喷嘴结构进行合理的网格划分和特殊边界条件设置,计算了喷嘴内部的速度场、压力场和空气芯的形状尺寸.分别通过激光测速仪和高速摄像仪测量出口速度、空气芯的直径和雾化半锥角,对计算结果进行了验证.结果表明,旋流喷嘴内部流动为Rankine涡结构,其雾化特性如雾化角和液膜厚度等可以通过分析出口处流场得到.