铅铋合金自然循环稳定流动的析因分析

液态铅铋合金(Lead Bismuth Eutectic,LBE)自然循环流动的研究,有助于解决加速器驱动的次临界反应堆(Accelerator Driven Sub-critical systems,ADS)中冷却剂的流动稳定性及传热问题。运用析因分析方法,分析液态铅铋合金自然循环流动的不同影响因素及其因素间交互作用。结果显示,在对流速的影响中,管径大小影响所占的百分比贡献率最大,其次是温差的影响,之后是温差和管径交互的影响,最后是高度差和管径的交互影响。其他因素及其他因素间交互作用对流速的影响可以忽略不计。     

低压自然循环复合流量脉动实验研究

在低压流动沸腾不稳定性实验中，研究了自然循环流动在不同入口过冷度下的演化过程。对实验中的流动沸腾不稳定性入口流量信号进行快速傅里叶变换，基于振幅和频率特性区分了3种流动脉动模式：小幅流量脉动、复合流量脉动和逆流。分析了加热功率和入口过冷度对自然循环不稳定性的影响。根据加热段出口水温变化得到了出口的流型变化，当流量波动振幅较小时加热段出口流体始终是饱和状态，而当流量波动振幅较大时，加热段出口为单相液体和两相混合物交替通过。给出了这3种流量脉动的边界图，分析了热流密度和入口过冷度对流量脉动模式的影响。结果表明：出口含气率大于0时发生流动不稳定性，热流密度达到间歇干涸型临界热流密度时发生逆流。     

低压自然循环复合流量脉动实验研究

在低压流动沸腾不稳定性实验中,研究了自然循环流动在不同入口过冷度下的演化过程。对实验中的流动沸腾不稳定性入口流量信号进行快速傅里叶变换,基于振幅和频率特性区分了3种流动脉动模式:小幅流量脉动、复合流量脉动和逆流。分析了加热功率和入口过冷度对自然循环不稳定性的影响。根据加热段出口水温变化得到了出口的流型变化,当流量波动振幅较小时加热段出口流体始终是饱和状态,而当流量波动振幅较大时,加热段出口为单相液体和两相混合物交替通过。给出了这3种流量脉动的边界图,分析了热流密度和入口过冷度对流量脉动模式的影响。结果表明:出口含气率大于0时发生流动不稳定性,热流密度达到间歇干涸型临界热流密度时发生逆流。     

基于遗传BP神经网络的超临界水自然循环稳态流量研究

利用遗传BP神经网络建立超临界水自然循环稳态流量预测模型,采用平均影响值(MIV)的概念进行参数敏感度分析。研究结果表明,遗传BP网络可以很好的预测超临界水自然循环稳态流量值,误差落在了±10%范围内。在所选的参数范围内,入口温度增大,稳态流量减小,提高试验段高度或减小加热段长度、出入口阻力系数可以使自然循环流量增加,其重要度排序为入口温度、试验段高度、入口阻力系数、出口阻力系数、加热段长度,且入口阻力系数、出口阻力系数、加热段长度影响基本对等。     

并联矩形通道流动不稳定性模型研究

针对并联矩形通道,基于积分法建立包括入口段、加热段和上升段的并联通道流动不稳定性模型,开发并联矩形通道流动不稳定性分析程序,并采用国内外并联通道流动不稳定性实验对程序进行验证;其次,采用计算分析程序分析并联矩形双通道系统压力、入口及出口节流等条件对矩形双通道流动不稳定性边界和系统脉动频率的影响。分析结果表明,不同压力下系统流动不稳定性边界和系统脉动频率分布重合,但对相同入口过冷度工况,随着压力增大,系统稳定性增强,系统脉动频率增大;随着入口阻力系数增加和出口阻力系数减小,系统稳定性增强,系统脉动频率增大。     

矩形回路铅铋自然循环稳定性研究

为了对矩形回路铅铋自然循环流动稳定性进行分析，得到影响自然循环流动的因素及其作用规律，采用时域法，开发一维系统程序FRTAC对铅铋自然循环进行数值计算，分析处理动态时序判定其稳定特性，获得了铅铋自然循环在相关工况条件下的稳定域与稳定性边界、铅铋自然循环回路的流动稳定性特性，以及影响因素与规律。研究表明，增大回路加热段长度会使系统的稳定性增强，而增大流道直径以及冷热段心位差均会使系统稳定性裕量降低，稳定性减弱。     

超临界压力下自然循环的稳定性研究

针对典型的超临界压力下自然循环回路,建立模型,分别采用基于延拓的非线性数值算法和基于频域法的matlab程序计算并判断回路的静态和动态稳定性;使用无量纲相似准则数对加热段入口温度、回路当量直径及加热段进出口局部阻力进行了参数效应分析。结果表明:静态不稳定主要发生在加热段入口温度较低的工况;回路当量直径和加热段出口局部阻力对静态稳定性影响不显著;而增大加热段入口局部阻力提升静态稳定性;动态不稳定主要发生在加热功率较高的工况,增大加热段入口局部阻力或在一定范围内增大直径可以提高回路动态稳定性;增加加热段出口局部阻力降低回路动态稳定性。使用抽样方法,在回路系统参数的可能选取范围内,综合研究了回路参数对稳定性影响,在无量纲参数空间表示计算结果,分别得到无量纲参数空间内的静态不稳定域和动态不稳定域。     

低压高过冷度下自然循环流动不稳定性实验研究

对具有长直上升段的自然循环系统，开展了流动不稳定性实验研究。同时，详细分析了低压、高入口过冷度条件下典型的流动不稳定现象。实验表明：自然循环系统的结构、流体的热边界条件会影响自然循环的运行特性及流动不稳定性类型。较高入口过冷度下，高热流密度导致系统脱离稳态后，很难重新回到稳定的两相自然循环流动状态。随着热流密度的提高，系统会经历间歇沸腾、复合动态流动不稳定性等状态。依据实验结果得到了高入口过冷度下的不稳定性边界图。在两相振荡期间，自然循环驱动压头和回路阻力的主要影响因素集中在长直上升段和加热段。加热段出口积聚的大量气泡对上、下游流体的强烈挤压作用是流量大幅振荡及逆流的主要原因。     

双矩形通道密度波不稳定性研究

针对窄间隙矩形通道的密度波不稳定性进行了试验研究,试验采用了断面尺寸为25 mm×2 mm,加热长度为1 000 mm的双扁形矩形通道组成试验段.试验结果发现增加质量流速、入口过冷度、压力,均能增加稳定流动的范围.脉动周期随质量流速的增加而变短,随入口过冷度的增加而增加.压力对脉动周期的影响较小.以无量纲过冷度Nsub和相变数Npch比较不同长度试验段的结果,发现平行矩形通道的结果和平行直圆管的结果基本重合,长度和流道断面形状对流动不稳定性的影响较小.     

压力对低干度自然循环流动特性的影响

低温核供热反应堆的设计研究和开发，促进了低压，低士度自然循环流系统中汽水两相混合物流动稳定性的研究。本文论述了在ＨＲＴＬ－２００热工水力学实验回路上，以水为工质，在加热功率为１３１ｋＷ，加热段入口流动阻力因数为２５，冷却剂入口欠热度为５－８０℃的条件下，针对系统压力变化对流动特性的影响所进行的实验研究。