内置涡流发生器的管内过冷沸腾与强化换热的模拟

采用欧拉双流体模型结合RPI沸腾模型对高压管内过冷沸腾进行三维非稳态模拟,考察了涡流发生器对管内过冷沸腾的影响,模拟了高压下光管内的过冷沸腾、层流下内置涡流发生器的换热管内的流动和湍流下内置涡流发生器的换热管内的过冷沸腾。结果表明,内置涡流发生器的换热管在层流状态下换热能力明显提升,过冷沸腾时管内换热能力有一定提升,且壁面附近的气泡由于扰流作用被大量卷入锥形片内,降低了壁面附近产生气膜的可能性,延迟了过冷沸腾起始点的位置。     

船舶动力装置高温高压管道破前漏分析

将破前漏（LBB）方法运用于船舶动力装置高温高压管道的安全分析。探讨由于水下冲击、摇摆、温度和内压变化引起的管道载荷特性。以典型π型管道为研究对象,统计出疲劳应力谱。基于断裂力学理论和有限元方法,预测管道表面裂纹疲劳扩展行为,确保管道在运行期间不发生泄漏。采用J积分撕裂模量汇交法计算管道穿透裂纹的临界裂纹尺寸,并与最小可监测裂纹尺寸比较,确保即使发生泄漏,也有足够的安全余量在裂纹被发现前不发生失稳断裂。研究表明:尽管摇摆产生的管道交变应力幅较小,但循环次数高,对裂纹扩展的影响不可忽略;在水下冲击载荷作用下,管道承受最大应力,最有可能导致裂纹失稳扩展。     

低过冷流场中蒸汽水下喷注直接接触冷凝声学特性研究

低过冷流场中蒸汽水下喷注直接接触冷凝（DCC）是核动力舰船冷凝器热井鼓泡除氧的热力基础，该过程涉及强湍动、相变、多相流等复杂行为，可诱发强烈的流场压力脉动与辐射噪声，是影响舰船声隐身性能的重要因素。针对该问题，本文通过实验对流场过冷度2.8~14.7 ℃范围内蒸汽水下喷注DCC过程的汽羽流型演化和声学特性进行研究。结果表明，蒸汽质量流速和流场过冷度对汽羽流型演化具有不同的作用机制和影响规律。低过冷流场中，蒸汽水下喷注冷凝噪声具有宽频特征；流场过冷度极低时，低频噪声占辐射噪声的主导地位，随流场过冷度的增大，高频噪声的贡献逐渐提升。     

摇摆条件对船用核动力装置凝结水射流泵空化特性影响数值研究

船用核动力装置受空间布置限制，凝结水（凝水）系统灌注高度小，凝水泵运行过程易发生汽蚀。为解决该问题，在凝水泵入口前设置凝水射流泵，以提升凝水泵入口压力、改善凝水泵汽蚀性能。然而，凝水射流泵自身也存在空化风险，特别是在摇摆条件下，凝水射流泵入口压力与流体质点受力发生变化，对凝水射流泵空化特性造成重要影响。采用计算流体力学方法，分别对凝水射流泵处于稳态工况及2种摇摆工况下的空化特性进行分析。结果表明:稳态工况下，凝水射流泵流场内空化体积分数很小，喷嘴出口与喉管前端是易空化的2个位置，工作水温升对空化特性有较大影响；摇摆条件导致凝水射流泵空化增长、扬程降低，且随着摇摆周期的减小而影响加剧；当横摇周期为3 s时，凝水射流泵出现严重空化，扬程大幅波动且显著低于额定扬程，存在完全丧失增压能力的风险，影响凝水系统运行稳定。      

基于EMMS模型的搅拌釜内气液两相流数值模拟

采用欧拉-欧拉模型对搅拌釜内气液两相流进行了三维CFD模拟,重点研究了采用不同曳力模型时CFD模拟对搅拌桨附近排出流区两相流动的预测能力。模拟结果表明CFD能准确地预测排出流区的液相速度分布,但采用传统的Schiller-Naumann曳力一定程度上低估了排出流区的气液相间曳力,导致在完全扩散区CFD预测的分布器和桨叶下方区域气含率偏小,而基于气液非均匀结构和能量最小多尺度（EMMS）方法得到的DBS-Global曳力模型能更准确地描述完全扩散区气液搅拌釜内流动情况。与传统曳力模型相比,采用DBS-Global曳力模型能显著提高对气含率的预测。     

涡流发生器对超临界CO_2传热和流阻性能影响的数值模拟研究

采用数值模拟方法,对布置有不同结构参数小尺度涡流发生器的矩形槽道内超临界流体的传热特性进行了研究。分析了涡流发生器所诱导的纵向涡对超临界流体传热影响的内在机理。结果表明,斜截半椭圆柱涡流发生器对超临界CO_2传热恶化现象具有明显的抑制效果,而对于超临界CO_2非传热恶化现象的影响并不明显。超临界CO_2发生传热恶化现象时,涡流发生器下游的局部壁面剪切应力与传热系数的变化趋势相同,传热恶化现象会造成壁面剪切应力显著增大。研究还发现,涡流发生器的结构参数对于超临界流体传热现象存在明显影响。     

小流量工况泵阀耦合系统失稳机理研究EI北大核心CSCD

在实际应用中,当泵阀耦合系统在小流量偏工况下运行时,系统容易发生流动失稳,并伴有剧烈的结构振动,严重时会影响系统的可靠性。该研究基于动网格和滑移网格技术,对泵阀耦合系统在小流量工况下的非稳态流致激励特性进行了数值模拟,并进行了试验验证。结果表明:由于离心泵导叶区域的周期性堵塞,流场内部出现低频压力脉动;离心泵的出口压力波动直接影响阀瓣所受流体力,导致弹簧止回阀发生颤振现象;在阀瓣运动过程中,阀杆处的节流作用是引起泵阀耦合系统流量脉动的主要原因。综上分析表明,离心泵和弹簧止回阀之间存在强烈的耦合作用,该研究可为泵阀系统耦合设计与优化提供理论指导。