液相粘性对旋叶式分离器壁面液膜界面不稳定性的影响

对液相粘性条件下的旋叶式分离器壁面液膜稳定性进行研究。通过对粘性条件下液膜界面的受力和运动特性的分析,获得旋转流场中的气液界面动力学和运动学边界条件。利用势函数对动量方程和连续方程进行线性化处理,结合边界条件,建立粘性条件下的液膜界面色散方程,获得液膜界面稳定性的判定准则。结合液膜运动规律模型,编写液膜界面稳定性计算分析程序,对粘性条件下界面稳定性进行了分析,获得了液相粘性对旋叶式分离器内部液膜稳定性的影响规律。     

熔盐堆旋叶式气水分离器工作特性数值分析

本文以熔盐堆脱气系统中旋叶式气泡分离器为研究对象,利用数值分析软件Fluent对分离器内的流场进行了数值模拟,并分析了其工作原理和影响因素。首先,不同的湍流模型计算结果与实验现象的对比分析表明,雷诺应力模型在不同工况下计算得到的流场分布与实验现象符合最好。在确定适合用于模拟旋叶式气泡分离器内流场的计算模型基础上,对分离器内流场作进一步的计算分析。结果表明,水在流量20 m3·h-1条件下,流经分离器搅浑叶片后,会形成一种中心低速低压的旋转流动,且在横截面中心区域附近存在很大的径向压降梯度,如果水流中存在少量气泡,便会在压力梯度的作用下,流向分离器中心,汇聚形成稳定的气芯,从而实现对流体中气相的连续分离。     

钍基熔盐堆旋叶式气水分离器工作原理分析

通过实验研究和数值模拟的方法对熔盐堆脱气系统中旋叶式气泡分离器的工作原理进行研究;对照实验现象和数值模拟得到的流场分布,对气泡汇集、聚合和最终气芯的形成过程进行分析。结果表明:水在搅浑叶片的导流作用下会形成一种存在较大径向压力梯度的旋转流动,且径向压力梯度提供的向心力大于流体旋转运动产生的离心力,使得水流中的气泡流向分离器中心;分离器中心区域的径向压力梯度很大且气泡相对运动速度很低,满足气泡发生聚合的条件,因而汇集到中心的气泡会聚合并最终形成稳定的气芯,从而实现对流体中气相的连续分离。     

蒸汽流速对旋叶式汽水分离器分离性能影响的数值模拟

基于两流体模型和雷诺应力湍流模型,在不同的入口流速条件下,对旋叶式汽水分离器的分离过程进行了数值模拟,分析了蒸汽流速对不同直径液滴分离过程以及壁面附近液膜或高液滴浓度弥散层的影响规律。研究表明,蒸汽流速对分离性能的影响与液滴直径有关,当液滴直径处于某一区域时,蒸汽流速对分离性能的影响较明显,蒸汽流速越大,分离性能越好;当蒸汽流速较低时,在分离筒壁面出现液相流体累积。     

蒸汽发生器的旋叶分离器性能研究

通过对旋叶式汽水分离器（简称旋叶分离器）内部的汽水分离过程进行分析，建立了旋叶分离器的分离性能模型，为今后旋叶分离器在不同工况下的分离性能进行预估计算提供计算方法，同时根据旋叶分离器冷态模拟实验结果分析，找出了影响旋叶分离器性能的主要原因，并整理出阻力计算的经验关系式。     

AP1000旋叶式汽-水分离器分离效率与压降的数值模拟

建立基于拉格朗日-欧拉方法的气-液两相流动的数学模型,利用商用计算流体力学软件CFX对该模型求解,数值模拟几何缩比后AP1000旋叶式汽-水分离装置内部冷态工况下气-液两相流动特性。模型中空气为连续相,其内运动的液滴视作离散相,针对液滴在流场中的运动特点,考虑液滴受到曳力、虚拟质量力、浮力和重力,并以此建立空气和液滴动量双向耦合的动力学模型。针对9个不同工况,利用CFX软件对两相流模型进行求解,得到不同直径大小的液滴在流场内的运动轨迹,进而得到分离器的分离效率和进出口总压降。结果显示:分离效率的计算值与冷态实验数据非常吻合,且压降计算值与冷态实验值变化趋势基本一致,验证所建立模型的正确性。     

竖管内蒸发降液膜流动的不稳定性分析

引入能量分析方法，探讨流动的惯性力、气液界面和管壁界面上的表面张力对波动薄液膜的作功机制，从物理上解随液膜流动雷诺数及拢动波长的拉以及液膜波动加剧的规律。分析表明：液膜蒸发条件下的热流率增加造成壁面毛细吸附力维持液稳定的作用降低是导致液膜断裂的主要原因。     

秦山核电厂蒸汽发生器用一、二次分离器在空气-水试验台上的选型试验

本文详细介绍了秦山核电厂蒸汽发生器用旋叶式分离器和二次分离器选型试验的全过程。     

加热面朝下的池沸腾汽泡动态行为研究

基于Matlab软件开发了自动识别气液两相流界面程序，程序可获得气液界面变化、汽膜厚度、汽膜脱离周期和汽膜法向速度等特征。利用该程序对沟槽结构加热表面朝下布置时，在不同倾角、不同热流密度下的汽泡动态数据进行了处理和分析。结果表明：加热表面朝下发生核态沸腾时，汽膜厚度随热流密度的增大而增大，汽泡脱离周期随热流密度的增大先减小，而后维持在一稳定值；汽膜脱离周期随倾角的增大而减小，倾角为5°时的汽膜脱离周期稳定在0.27 s左右。当发生沸腾危机时，汽膜厚度迅速减小，这可作为动态监测加热表面沸腾状态的依据。     

竖直窄流道内过冷流动沸腾的汽泡生长过程流场特性分析

采用VOF模型建立了过冷流动沸腾中的汽泡生长模型,使用UDF接口自编程序,对汽泡生长过程进行了数值模拟。考虑了主流速度、主流过冷度、壁面过热度、汽-液接触角等对汽泡生长过程的影响,获得了过冷流动沸腾条件下汽泡生长曲线,并与相应实验条件下的实验结果进行了对比,同时对汽泡的生长过程中的汽泡内外的流场进行了分析。     

摇摆对过冷沸腾相分布特性的影响机理分析

采用双探头光学探针测量了摇摆条件下圆管内过冷沸腾局部空泡份额、界面面积浓度及汽泡尺寸等局部相界面参数径向分布特性，根据实验及计算结果，从汽液相界面作用力角度对摇摆运动条件下过冷沸腾相分布机理进行了分析。结果表明：摇摆条件下，浮力径向分量、升力、湍流分散力和壁面润滑力量级约为10³ N/m³，附加惯性力与其余诸力相比小2～3个量级。因此摇摆条件下过冷沸腾相分布特性主要取决于周期性波动的升力、湍流分散力、壁面润滑力及浮力径向分量之间的平衡关系。     

板壁水膜波动流动数值研究

板壁水膜流动特性是影响水膜二次携带的主要因素之一.通过数值方法对某一规格板壁表面水膜波动流动特性进行研究.在对水膜表面进行受力分析的基础上,得出了水膜自由表面的动力学边界条件,建立了板壁水膜波动流动的数学模型.连续性方程采用中心差分格式,动量方程采用迎风和中心差分混合的偏心差分格式,采用Simple算法对板壁水膜波动流动方程进行了求解,采用流体界面追踪法(VOF:Volume-of-Fluid)方法对水膜自由表面进行模拟追踪.计算结果表明,水膜在板壁中部的波动比其它部位剧烈,另外也发现入口扰动频率对水膜波动的影响程度要大于扰动振幅对水膜波动的影响.     

棒束通道内环状流气液界面行为及形成机理研究

棒束通道中环状流气液界面行为的研究，能为压水堆的事故处理和沸水堆电厂的正常运行提供数据和理论支撑。本研究针对3×3棒束通道中环状流气液波状界面形式进行记录与分析，绘制详细的环状流流型图，并针对其形成机理进行分析。结果表明：棒束通道中的环状流主要有搅混型、未全润湿、平滑边界型、单一波状流、包状扰动波、带状扰动波和带状扰动波叠加液相丧失7种形式；单一波状流是当气相速度较高、液相速度较低时，气液界面上发生的有固定波峰和波谷、以固定速度向上运动的流动形式，其现象可通过Kelvin-Helmholtz型不稳定性理论来解释；当液相流量升高或气相流量减少时，发生单一波状流界面失稳，界面能量增加，进入到包状扰动波或带状扰动波阶段；当能量超过1.6 kPa²/Hz时，界面能量超过底层液膜束缚能力，产生液相丧失型环状流。     

横摇条件下九通道系统两相流动不稳定性研究

对横摇条件下并联多通道系统的两相流动不稳定性进行了理论研究。基于横摇条件的均匀流模型，通过控制容积积分法建立了并联九通道系统的分析模型。用吉尔方法对系统控制方程组进行了求解。分析了在横摇条件下并联九通道系统入口段和上升段及加热功率对管间脉动不稳定性的影响，得到了相应的不稳定性边界。在低含汽率、高含汽率及低过冷度数区域，系统均不稳定。同时，在高含汽率区域会出现倍增周期现象及混沌现象。     

Thermo-hydraulic behavior of inverted annular flow

The thermo-hydraulic behavior of inverted annular flow was investigated experimentally under various heat flux, inlet velocity, inlet subcooling and heating length conditions using freon 113. Empirical correlations are proposed concerning the net vaporization rate from the interface, heat flux from the interface to the liquid phase, interfacial shear stress and heat transfer coefficient from the wall to fluid. It is found that the roughness of the interface between the vapor film and liquid jet increases with the thickness of the vapor film and that an increase in the vapor film thickness causes the average Nusselt number and interfacial friction factor to rise linearly. On the other hand, the wall shear stress in inverted annular flow is lower than that in liquid single-phase flow due to the existence of a vapor film at the wall.     

Effect of non-condensable gas and wavy interface on the condensation heat transfer in a nearly horizontal plate

An experimental study was conducted to investigate the effect of non-condensable gas and wavy water film on condensation heat transfer. The experiment was performed in a nearly horizontal (4.1°) square duct of 0.1 m height, 0.15 m width and 1.52 m length at atmospheric pressure. A water film in a steady thermal condition was injected to simulate the effect of a wavy interface on the condensation. The experimental data for the heat transfer coefficient and the interfacial structure of the wavy condensate were obtained along with the three parameters: air mass fraction, mixture velocity and film flow rate. When the interface is smooth, the heat transfer coefficients with or without non-condensable gas agree reasonably with the previous theories. The waviness of condensate film increases the heat transfer up to several tenths of a per cent.     

Numerical research on oscillation of two-phase flow in multichannels under rolling motion

Two-phase flow instability and dynamics of a parallel multichannels system has been theoretically studied under periodic excitation induced by rolling motion in the present research. Based on the homogeneous flow model considering the rolling motion, the parallel multichannels model and system control equations are established by using the control volume integrating method. Gear method is used to solve the system control equations. The influences of the inlet, upward sections, heating power and rolling amplitudes on the flow instability under rolling motion have been analyzed. The marginal stability boundary (MSB) under the rolling motion condition is obtained. The unstable regions occur in both low and high equilibrium quality and inlet subcooling regions. The multiplied period phenomenon occurs in the high equilibrium quality region and the chaos phenomenon appears on the right of MSB. The concept of stability space is presented.     

Code performance with improved two-group interfacial area concentration correlation for one-dimensional forced convective two-phase flow simulation

In gas–liquid two-phase flow simulation for reactor safety analysis, interfacial momentum transfer in two-fluid model plays an important role in predicting void fraction. Depending on flow conditions, a shape of the two-phase interface complicatedly evolves. One of the proposed approaches is to quantify the gas–liquid interface information using interfacial area transport equation. On the other hand, a more simplified and robust approach is to classify bubbles into two-groups based on their transport characteristics and utilize constitutive equations for interfacial area concentration for each group. In this paper, interfacial drag model based on the two-group interfacial area concentration correlations is implemented into system analysis code, and void fractions were calculated for the evaluation of numerical behaviors. The present analysis includes (1) comparison of one-group and two-group relative velocity models, (2) comparison with separate effect test database, (3) uncertainty evaluation of drag coefficient, (4) numerical stability assessment in flow regime transition, and (5) transient analysis for simulating the prototypic condition. Results showed that utilization of interfacial drag force term using constitutive equations of two-group interfacial area concentration yields satisfactory void fraction calculation results. The proposed solution technique is practical and advantageous in view of reducing the computational cost and simplifying the solution scheme.     

中国先进研究堆自然循环两相流动不稳定性分析

应用均相流模型对中国先进研究堆自然循环两相流动不稳定性进行数值分析计算，获得了自然循环不稳定性边界，分析了流量、压降、壁温、流体温度以及沸腾边界等参数在不稳定工况下的变化。研究结果为中国先进研究堆的安全运行和事故分析提供了重要参考。