自然循环流动不稳定条件下的传热特性实验研究

为探究流动不稳定性机理,在低压自然循环系统中开展了一系列相关实验,分析了不同流量振荡模式下自然循环的沸腾传热机制及局部传热特性。实验表明：中、低热流密度下出现的较规则的周期性振荡由加热段内流动沸腾诱发,壁面过热度不会随流量振荡而大幅度变化;高热流密度下自然循环系统出现的周期性不规则振荡现象中,流动沸腾类型间的相互转变不是流量波动的唯一原因。大幅度的流量脉动可能在高热流密度下导致沸腾临界的发生,出口壁面出现间歇性干涸,局部传热系数下降的同时伴随壁温的短暂飞跃。随着热流密度的提高,自然循环系统可能出现持续性干涸。     

双钩波形板汽水分离器疏水钩优化研究

为提高双钩波形板汽水分离器的分离性能，采用计算流体力学方法建立波形板内的两相流动模型，并对不同结构疏水钩的波形板汽水分离器进行研究。通过数值计算得到了波形板内的速度云图和液滴运动轨迹，并分析了不同进口速度下疏水钩结构对压降和分离效率的影响。结果表明：大部分液滴在前两级通道被分离，进口速度为0.922 m/s时其质量份额可超过50%；疏水钩通过影响流场的局部流速和湍流强度进而影响压降和分离效率，疏水钩对液滴的直接拦截作用有利于提高分离效率。综合考虑分离效率和压力损失获得了综合性能良好的双钩波形板汽水分离器结构型式。     

核电站瞬态运行参数数据压缩与复原方法

针对当前因核电站瞬态运行测量参数种类较多导致数据在网络传输、数据存储和算法训练过程中存在传输速度慢、算法拓扑结构复杂等问题,本文通过改进特征工程算法建立了一种核电站瞬态运行参数数据压缩和数据复原方法.该方法利用主成分分析方法提取瞬态运行参数的特征向量,减少瞬态运行参数的数据维度;同时配合高斯过程回归方法可对降维后的瞬态运行数据实现高精度的复原.结果表明:瞬态运行数据先压缩再复原后,复原值与实际值最大误差不超过0.000002.同时压缩后的数据特征也可为核电站故障诊断提供判断依据,进一步提高核电站安全与可靠性.     

窄矩形通道内脉动流过渡特性实验研究

针对光滑窄矩形通道内简谐脉动流层流-紊流（Re范围为750~4 450）过渡特性进行实验研究。研究发现,脉动流加速阶段,摩阻系数大于稳态摩阻系数,而在减速阶段摩阻系数小于稳态摩阻系数。Womersley数对层流-紊流临界Re有显著影响,在脉动流加速阶段,临界Re随Womersley数的增大而减小,而在脉动减速部分则相反。通过实验拟合出一适用于预测临界转捩点的经验公式,且与稳态有着良好的衔接。     

矩形通道边缘堵塞和中心堵塞事故实验研究

为获得矩形通道堵塞事故下流场的演化规律,本文利用粒子图像测速（PIV）技术,针对间隙为3 mm竖直窄矩形通道堵塞事故开展全流场可视化实验研究,对比分析70%阻塞率下边缘堵塞和中心堵塞工况流场结构的差异性。研究发现:边缘堵塞的流场结构比中心堵塞的流场结构更复杂,边缘堵塞工况会因流道阻塞形成更大的回流区,同时在高雷诺数（Re）下会形成壁面分离涡;边缘堵塞更不利于流体热量的导出,其回流区内漩涡的涡量更小,漩涡流动性更差、运动频率更复杂;同时边缘堵塞和中心堵塞内漩涡结构随Re变化趋势也完全相反。      

非稳态条件下平板通道内层流速度分布研究

针对平板通道内非稳定条件下层流的速度分布特点及阻力特性进行了理论和实验研究。基于非稳态条件下平板通道内的数学模型,分析了初始速度分布、压力梯度变化率、加（减）速时间对瞬时速度分布的影响。结果表明：非稳态层流的速度分布特点与通道尺寸、流体性质、压力梯度变化率和加速时间有关;相同截面平均流速条件下,加速情况下的中心流体速度小于稳态的,且加速流动使沿程流动损失增加,减速流动则恰好相反,实验验证结果与理论分析结果符合良好。     

窄通道内的汽泡核化以及滑移汽泡的影响

针对不同压力下窄通道内的过冷流动沸腾汽泡核化进行了实验研究,通过高速摄影技术观察了汽泡的核化和滑移过程。实验结果表明,与常规通道有所不同,窄通道内的汽泡一般不会离开加热壁面而产生浮升现象,汽泡主要沿加热壁面进行滑移运动。不同压力条件下的汽泡核化有较大的差别,较低压力条件下汽泡核化点沿加热壁面分布比较均匀,而压力升高后的汽泡核化点主要集中在沸腾起始点附近,下游核化点数目则相对较少。核化点分布形式的不同主要是由不同压力下汽泡滑移特性的不同所导致的。     

矩形通道内加减速条件下流态转捩特性研究

针对恒压差变化率下矩形通道内的流态转捩特性进行理论和实验研究。通过理论研究,得到恒压差变化率下的层流速度分布。以层流速度分布为基础,应用能量梯度法,对加速和减速情况下的转捩雷诺数(Re)进行计算,并分析影响转捩Re的因素。分析结果表明:加速过程中转捩Re低于稳态情况下的转捩Re和减速过程中的转捩Re高于稳态情况下的转捩Re;初始稳态压差越接近稳态转捩时的压差,转捩Re偏离稳态转捩Re就越小;压差变化率对转捩Re几乎没有影响。通过加减速实验研究得到的转捩Re变化规律和理论结果基本一致,但在压差变化率影响方面存在差异。     

双色平面激光诱导荧光法测温技术研究

讨论双色平面激光诱导荧光法(PLIF)在测量流体温度分布中的应用,激光染料分别选择具有负温度系数的RhB和具有正温度系数的Fl27。通过片光系统将激光束整形为平面片光,由此激发激光染料发出特定波长的荧光,根据荧光的强度信息进一步得出平面温度场的分布。对双色PLIF中涉及的相关技术问题进行探讨,如染色剂的光谱特性以及光谱的分离。标定的温度高于常压条件下水的饱和温度,表明双色平面激光诱导荧光技术可用于涉及相变过程中的温度场测量。     

摇摆运动对窄通道内汽液界面参数的影响

对摇摆运动下矩形窄通道内的过冷沸腾流动进行实验研究,通过数字图像处理技术计算出空泡份额和界面面积浓度等界面参数的变化规律,并分析影响界面参数波动的主要因素。实验结果表明,矩形窄通道内汽液界面参数受摇摆运动影响产生周期性波动,且波动周期与摇摆运动周期相同。摇摆运动下空泡份额和界面面积浓度的波动主要受汽泡等效直径变化的影响。