微米结构聚合物涂层的制备及减阻性能研究

采用高压空气喷涂工艺,制备了一种聚合物涂层。利用白光干涉表面形貌仪对涂层表面形貌进行了表征,结果表明该涂层表面具有微米级凹坑结构。根据表面元素分析的结果,说明了涂层表面形貌形成的机理。通过小型高速水洞的测试,验证了该涂层的减阻效果。并以微漩涡理论解释了减阻机理。     

微米级沟槽表面薄膜的制备及减阻性能研究

采用轮毂热压工艺,制备一种表面有规则微米级沟槽结构的薄膜。利用白光干涉表面形貌仪对薄膜表面形貌检测,结果表明采用此工艺制备的薄膜可获得形貌构型可控的微米级沟槽结构。通过热压轮毂形状参数,控制微米沟槽形貌构型。经航天部FD06风洞的测试,证实微米级沟槽表面薄膜在高速空气流中,诱发二阶涡流,显著降低固汽界面间剪切作用和摩擦阻力,具有显著的减阻效果。     

起伏强度和周期对自然循环流动特性的影响

为了研究起伏运动对自然循环流动特性的影响,针对以5 MW低温核供热堆(NHR)为基础建立的自然循环试验回路,自行开发计算程序研究起伏强度和周期对自然循环流动波动、加热段出口过冷度以及换热器二次侧出口过冷度的影响。建立数学模型,坐标系固定于试验本体上,采用流体相对速度,将起伏条件下自然循环问题转化为非惯性参考系问题,考虑起伏运动引入附加力对自然循环的影响,在重力g的前面乘一个随时间变化的系数(1-k·sin(ωdt))。计算结果表明:起伏强度k越大,流量和温度波动越大;起伏周期T越大,流量波动越大且呈现出明显的非线性波动,大周期的起伏运动可能造成加热段出口出现饱和甚至沸腾的情况。对起伏运动影响自然循环机理的分析表明:起伏引入的附加作用力和重力一起构成一个交变力场,在有密度差的情况下形成自然循环驱动力,从而引起自然循环流动。     

零功率摇摆条件下自然循环试验回路中流动规律实验研究

以清华大学研发的多用途小型堆NHR为基础,建立全尺寸、全参数1∶1自然循环试验回路研究零功率摇摆条件下自然循环的流动规律。通过分析几组不同摇摆运动下的实验结果,探讨了单自由度摇摆运动摆角幅值ψ_m和摇摆周期T对自然循环速度的影响,并给出自然循环流速波幅V_o和摇摆运动参数ψ_m与T之间的线性关系。研究结果表明：ψ_m对加热段两侧流速影响最为显著,V_o随ψ_m的变大而增大且两侧流速波动相位相差90°;V_o随T的增大而减小,流速波动相位差与T无关;在零功率摇摆条件下,流速波幅的平方V²_o与ψ_m、频率平方w²_d及当量摇摆半径R_eq的乘积呈线性关系。     

10MW高温气冷堆90°弯头内氦气流动特性分析

为了在10MW高温气冷堆中引入弯头传感器,通过实验和数值模拟的方法对90°弯头内流体的流动特性进行了研究,以实验获得的弯头内弧面和外弧面上的压力分布数据来对CFD模型计算的可信性进行评估,并应用验证后的CFD模型对高温气冷堆蒸汽发生器内90°弯头处氦气的流动特性进行数值模拟。通过对比实验数据和CFD模拟结果发现,实验结果与数值模拟结果基本趋于一致,90°弯头内、外弧面的压力呈现明显的不均匀分布现象,在弯曲角度α=30°~50°之间,内、外弧面的压力差达到最大值并持续保持一段位置,k-ω模型能用于预测10 MW高温气冷堆蒸汽发生器内90°弯头处氦气的流动特性。