自然循环两相流动不稳定性的判别准则

针对两相自然循环流动不稳定性的特点，建立了一个集总参数模型．通过无量纲化、小扰动及理论分析，得到了两相自然循环流动不稳定性的判别准则．结果与文献符合较好．     

核供热堆失水自然循环断流时的流动不稳定性

为研究一体化布置的核供热堆在破口失水事故时主回路冷却剂的自然循环断流过程，在５ＭＷ核供热堆热工水力模拟回路ＨＲＴＬ－５上进行了实验研究。在发生小破口失水事故后维持加热功率为额定功率的５％或２０％。实验结果表明，在自然循环断流过程中主回路可能发生倒流和流量振荡，这是由于破口失水和降压闪蒸联合作用的结果，是由于两相流体密度发生变化引起的。     

两相自然循环流动第1类密度波不稳定性的理论研究

针对自然循环回路建立了一套完整的数学物理模型，对第１类密度波不稳定性进行了理论计算，并与实验工况进行了比较，二者符合很好．通过计算得到了５ＭＷ低温供热堆发生第１类密度波不稳定性的边界．     

5MW低温核供热堆的研制和运行特性

清华大学核能技术设计研究院开发的 ５ ＭＷ低温核供热试验堆已建成运行。本文简要介绍该堆的主要设计特性，其中包括一体化、自稳压和双层壳的结构设计、世界上首次采用的控制棒水力传动系统、自然循环的冷却方式以及防止放射性物质泄人热网的措施等。这些设计措施大大提高了该堆的固有安全性。还介绍了该堆的主要安全性能，重要的试验研究项目及自调节性和自稳定性等运行特性。     

自然循环过冷沸腾流动不稳定性的实验研究

以氟里昂作工质,对自然循环过冷沸腾流动不稳定性进行了实验研究,重点研究了加热段几何结构和系统操作参数对流动不稳定性的影响规律。实验过程中使用了三种不同结构的加热段。结果表明,流动不稳定性的发生不仅与加热段的加热功率有关,还与加热段的结构有关;自然循环过冷沸腾系统可能发生高频脉动和低频脉动二类流动不稳定性,系统操作参数对二类不同频率的流量脉动的发生有重要影响;流动不稳定性的发生主要取决于加热段的总加热功率,而与加热段内局部热流密度的大小关系不大。得出了判断系统稳定性的界限,并使用积分方程无因次分析方法得出了预测流动不稳定性的经验公式。     

用频域控制理论分析HTR-10蒸汽发生器流动不稳定性

１０ ＭＷ高温气冷实验堆（ＨＴＲ－１０）蒸汽发生器是管内直流蒸汽发生器，且工作压力为 ４． ０ ＭＰａ，流动不稳定性必须给予重视。本文应用频域控制理论研究 ＨＴＲ－１０蒸汽发生器两相流密度波不稳定性，对蒸汽发生器的传热和流动建立了数学模型，利用线性微扰原理和Ｌａｐｌａｃｅ变换推导出闭环系统的特征方程，应用频域控制理论中的Ｎｙｑｕｉｓｔ稳定性定理判断系统的稳定性，在此基础上编制了ＡＤＩＳ程序，并应用此程序分析ＨＴＲ－１０蒸汽发生器的稳定性。结果表明，ＨＴＲ－１０蒸汽发生器在设计负荷下是渐近稳定的。     

立式螺旋管圈内汽水两相流动不稳定性的研究

在高压汽水试验回路上进行了立式螺旋管圈内水动力不稳定性的试验研究．在较宽的试验参数范围内就系统压力、质量流速、入口过冷度、热负荷、进口和出口节流对于立式螺旋管圈内水动力不稳定性的影响进行了研究分析。结果表明在此类管圈中存在压力降型、密度波型和热力型脉动，同时建立了描述系统极限状态下各参数相互关系的极限状态方程式，得出了预测极限热负荷的经验公式。为该类型装置的设计与运行提供了可靠的依据。     

低温供热堆换热器的实时仿真研究

根据200 MW低温供热堆换热器的非标准结构特点,在流体以三次叉流自然循环方式冲刷一次侧管束的情况下,建立了合理的数学物理模型.通过编制程序,应用组合的效能 传热单元数法和平均温压法 2 种方法,对各控制体进行了传热特性分析.该程序能准确地计算出换热器两侧的功率、流量、温度耦合变化的相互影响,求得换热器两侧各控制节点的温度变化规律.结果表明:求解非刚性方程的阿当姆斯数值方法的计算速度要快于求解刚性方程的吉尔方法,2种计算方法的误差不超过 5%.证明了阿当姆斯方法更适合低温供热堆的换热器实时仿真.计算仿真为200 MW低温供热堆的设计和安全运行提供了可靠依据.     

深水池式低温供热堆的设计研究

介绍了深水池式供热堆（ＤＰＨＲ）的设计特点，给出了 １２０ ＭＷ供热堆的主要设计参数、投资估算和运行成本。并详细分析了 ＤＰＨＲ的优良安全性能，指出这是一种结构简单、造价低廉、具有固有安全性能的堆型。     

核反应堆蒸汽发生器两相流不稳定性现象规律、研究方法及应用

核反应堆蒸汽发生器二次侧的流动不稳定现象不仅会影响控制系统,而且会使设备结构的压力边界疲劳损坏。两相流不稳定性的表现形式多样、影响因素众多、机理复杂、研究方法种类多,一直是蒸汽发生器和两相流领域的经典问题之一。首先,该文介绍了两相流不稳定性的常见分类和3种典型不稳定性的机理,包括流量漂移、密度波型脉动和压力降型脉动。其次,从守恒方程出发,总结了各种研究方法。再次,系统性总结了3种典型不稳定性的研究现状,并重点介绍了清华大学核能与新能源技术研究院堆工团队的工作。然后,该文提出了使用新无量纲数描述复杂过热系统,包括两相数、过热数、无量纲泵数和无量纲旁通数,明确和统一了Froude数、摩擦数、管长和管径等对密度波型脉动的影响规律,并解释了此前研究中矛盾的结论。同时,该文给出了有关模型简化和边界条件对稳定边界影响的理论推导和证明,并明确了实验室小规模单管或简化并联管试验段及工程验证试验回路与实际核电厂蒸汽发生器及二回路系统之间的替代条件。最后,该文介绍了高温气冷堆示范工程(high temperature gas-cooled reactor-pebble bed module, HTR-PM...     

低温透平膨胀机内非平衡自发凝结两相流动的数值研究

针对低温透平膨胀机内复杂自发凝结三元两相流动问题,基于非等温修正成核模型及Gyarmathy液滴生长模型,采用非平衡凝结数学模型,准确预测了气体快速膨胀中凝结成核和液滴生长的过程,基于数值模拟结果,研究了进口过热度和旋转作用对工作轮流道内自发凝结过程的影响,并分析了流道内液滴数目密度、液滴直径及带液量的分布规律。模拟结果表明:当进口过热度不够低时,快速成核发生在工作轮内导流段并发展缓慢,致使气体始终保持在较高的过冷度状态且成核区域较大;非平衡自发凝结与二次涡流的相互作用产生的逆温梯度会带来附加热力学损失,同时增大的逆压梯度会造成更强的边界层分离,从而引起附加流动损失;对于径-轴式工作轮,在二次涡流区域、吸力面壁面附近及尾迹涡流区域内容易发生液滴的聚集,这很容易引起二次成核并形成大尺寸二次液滴,进而带来附加机械损失。     

高温气冷堆示范工程螺旋管式直流蒸汽发生器工程验证试验

研发一种新型蒸汽发生器必须进行一定规模的工程验证试验。清华大学核能与新能源技术研究院在其实验基地建设了高温气冷堆示范工程(HTR-PM)螺旋管式直流蒸汽发生器的工程验证试验回路(engineering test facility for steam generator, ETF-SG)。工程验证试验回路能够模拟HTR-PM运行参数,可对HTR-PM蒸汽发生器一个换热组件进行1∶1的工程验证试验。回路设计热功率10 MW,氦回路设计压力8 MPa,最高设计温度800℃,二回路设计压力18 MPa,最高设计温度600℃。在工程验证试验回路上针对高温气冷堆蒸汽发生器完成了几十项热工水力试验,对蒸汽发生器的温度均匀性、堵管后温度分布及其温度展平调节、热工水力瞬态特性、两相流不稳定性等进行了试验研究,验证了HTR-PM螺旋管式直流蒸汽发生器的热工水力和结构设计,并为其调试、运行、低功率及启停工况参数的确定提供了重要数据和参考。     

热流密度对低干度两相流自然循环稳定性的影响

在 ２００ ＭＷ供热堆实验回路（ＨＲＴＬ－２０Ｑ）上，以水为工质，在压力 １． ０～４． ５ ＭＰａ，加 热功率 ２７～１９０ｋＷ，入口欠热度 ５～８０℃，加热段出口质量含汽率小于 ５％的实验参数范围（包 含了２００ＭＷ供热堆参数的运行工况），研究了加热功率对低压、低干度汽水两相自然循环系统 的循环流量、流量相对振幅、流量振荡周期等的影响。结果表明随加热功率的增加流量呈非线 性增加，振荡周期逐渐减小，最大流量相对振幅变化不大，发生流量振荡的冷却剂入口欠热度范 围向大欠热度方向移动。     

漂移模型参数对两相流分析的影响

分析了５ＭＷ核供热堆热工水力学模拟实验回路ＨＲＴＬ－５中的两相流及两相流稳定性特性。指出在采用带有质量，蒸汽质量，能量及动量守恒方程的一维两相流漂移模型分析时，空泡份额分布参数Ｃｏ及漂移速度Ｖｖｊ的选择对系统稳态及动态分析结果都会产生很大的影响。其中Ｃｏ对稳态流量的计算结果影响不大，通常可以忽略。在Ｖｖｊ为０．０～０．６ｍ／ｓ的范围内，Ｖｖｊ对稳态流量的计算结果有６％的影响，但对加热段出口空泡份额的影响却有５３％。均匀流模型（Ｃｏ＝０．０，Ｖｖｊ＝０．０）与漂移流模型（Ｃｏ＝１．１，Ｖｖｊ＝０．４８）对两相流稳定边界的预测相差１５％。本研究选用Ｃｏ＝１．１，Ｖｖｊ＝０．４８。漂移模型对系统稳态及动态的分析结果都与实验值相吻合。     

中国先进研究堆自然循环程序的开发及应用

针对中国先进研究堆(CARR)的具体结构以及自然循环建立的过程中冷却剂流动会发生逆转的特点，开发了自然循环瞬态计算程序．程序对CARR的低压运行系统以及自然循环建立过程中可能出现的流动状态以及换热形式进行了充分考虑．根据微分方程组刚性的强弱，计算中交替使用Adams预测一校正法和Gear方法进行数值求解．通过计算发现：应急冷却系统的投入明显地降低了CARR的冷却剂温度以及其他热工参数，更加有效地保证了CARR的安全运行．本程序可以作为CARR热工安全分析工具，并可为CARR停堆后各设备的运行方案提供理论分析基础．     

不均匀受热并联管组流动与温度工况的数值解

本文就不同结构形式的不均匀受热并联管组的流动和温度情况作了理论和实验研完。研究结果表明,理论计算结果和试验结果相当吻合。因此,文章所建立的数学计算模型可在热水锅炉及其他类似设备的水动力计算推广应用。     

密度核反馈条件下低压自然循环两相流动稳定性实验

为了研究核供热反应堆主回路自然循环两相流动稳定性，考证了具有密度－核反馈耦合条件下两相流动的热工水力学行为。在热工实验回路ＨＲＴＬ－５中引入了反应堆中子动力学模拟系统。以实测冷却剂密度作为其输入参数，以中子动力学模拟系统的功率输出通过ＨＰ－３８５２５控制器对系统电加热功率进行实时控制，实验研究了不同工况条件下自然循环两相流动的稳定性。研究结果表明，核反馈耦合条件下系统中出现很低欠热度不稳定性区，反馈系数大小、测量系统和元件动态响应特性对自然循环两相流动稳定性有重要影响。     

表贴式自循环蒸发冷却系统流动不稳定性实验平台的设计及初步

表贴式自循环蒸发冷却技术凭借其高效冷却特点在电力电子设备中拥有广阔的应用前景。为提高冷却系统可靠性,避免在运行过程中流动不稳定性可能产生的不利影响,本文以表贴式自循环蒸发冷却系统流动不稳定性问题为研究目标,搭建相关实验平台,探究表贴式自循环蒸发冷却系统中存在的流动不稳定现象及其发生机制,并分析了系统压力、液位、并联支路数对表贴式自循环蒸发冷却系统流动不稳定性的影响规律。研究结果表明：在表贴式自循环蒸发冷却系统中,增大系统压力、提高系统液位均有助于提高系统的稳定性,这对电力电子模块高效换热冷却方案的选择有借鉴意义。     

二维定常固液两相流动边界层的流场计算

固液两相流动是工程实际中经常遇到的问题 ,也是流体动力学研究的重要内容之一。在流体力学中边界层的探讨对研究流体绕流物体时的流动状况、阻力损失等有着重要的意义。1　固液两相流边界层方程的推导和简化在水动力学中 ,液体在外力作用下运动 ,一般满足质量守恒 ,动量守恒定律 ,并以连续性方程和运动方程表示出来。但在不同的流动过程及所研究不同的水力机械部位 ,相应的方程有所不同。这里主要研究二维粘性定常不可压流体在边界层中的层流运动。我们作以下假设 ,颗粒体做匀速流动 ,颗粒直径ｄ <0 .0 5 - 0 .1ｍｍ ,且忽略颗粒自身的旋转…