基于卷积神经网络的大尺寸气泡体积二维图像测定方法

由于表面张力与惯性力作用,静止流场内较大尺寸气泡[500<气泡雷诺数（Re）<2000]形成不规则几何形状,造成二维图形处理方法等效球体或椭球获取三维体积的方式误差较大。此外,由于不规则界面的散射和反射,引起二维图像处理中边界模糊,难以辨识。本文以高速摄像机获得的静止流场内大尺寸气泡二维灰度图像作为卷积神经网络（CNN）的输入,以图像内气泡二维投影面积及实验获得三维体积训练网络,并用训练好的网络预测气泡体积。实验采用小气泡叠加法获得真实气泡体积,与网络预测结果进行对比。结果表明,该方法与传统图像处理方法相比,不需要对气泡形状进行假设,提高了对大尺寸气泡的适用性。      

基于竖直圆管空气-水两相流实验的相间曳力模型研究

研究两相流相间阻力特性对系统程序关键本构模型封闭具有重要意义。本文基于竖直圆管开展了空气-水两相流实验,采用四探头电导探针对空泡份额、气泡弦长和界面面积浓度等气泡参数的径向分布进行了测量。结果表明空泡份额和气泡弦长呈现“核峰型”分布,而界面面积浓度并没有表现出随流速的单调关系。进一步开发了泡状流和弹状流的相间曳力模型,考虑了液相表观流速与管径对气泡尺寸分布的影响,建立了临界韦伯数与不同液相流速的关系。计算得到的空泡份额和界面面积浓度与实验数据整体符合较好,验证了模型的可靠性,为两相流相间阻力特性研究提供参考意义。     

基于EOS压力迭代的压力波传播CFD模型研究

核能系统内压力波传播将造成水力学载荷效应，实现对压力波传播过程的精确模拟对结构载荷、应力分析而言尤为重要。一维系统分析程序（RELAP5、TRACE等）可用于水堆（压水堆、沸水堆）压力波传播模拟、分析。然而，对于一体化池式堆系统，聚变堆液态金属包层出现的压力波传播现象，如铅铋反应堆蒸汽发生器传热管破裂事故引发的压力波传播问题，系统分析程序不够精细，无法揭示复杂结构空间内的压力波传播行为。针对此问题，本文提出了一种基于EOS压力迭代的二维压力波传播CFD模型及相关算法，编制了程序代码。采用一维空气激波管基准例题和二维压力波传播实例进行了程序验证。前者与理论解和ANSYSFluent对比，后者与ANSYS Fluent对比。验证结果表明本文提出的数值方法、模型可较为合理、准确地模拟单相压力波的二维传播现象。