高温氢工质热物理性质计算分析

氢工质在新能源与动力、航天推进、化工材料等领域有着广泛应用。通过开展高温氢工质热力学与输运性质研究，建立了原子态氢、分子态氢、热解平衡态氢的热物理性质计算模型，开发了热物性计算程序Prop_H_H2，适用范围为温度100~3 500 K、压力104~5×107 Pa 。验证表明，Prop_H_H2在适用范围内计算氢工质的物性参数合理可靠，在温度200~3 000 K、压力104~107 Pa范围内，程序预测值更加准确，相对偏差在±5%左右。本研究可为氢工质相关的航天推进、应用物理学、能源动力等行业的科研和应用提供支持借鉴。     

低压稳定流动闪蒸过程空泡份额分布特性分析

以低压自然循环系统内产生的闪蒸现象为研究对象,对闪蒸驱动的稳定两相自然循环流动阶段的空泡份额变化规律进行分析,通过分析发现上升段入口流体温度及水箱液位高度都会对流动闪蒸汽化过程的规律产生影响,使得空泡份额径向和轴向分布不一样。通过分析,得出影响汽化过程的主要因素是流体过热度,可知减小上升段入口流体过热度,闪蒸起始点会下移,闪蒸两相段变长;随着闪蒸汽化的不断进行,流体过热度逐渐减小,轴向空泡份额先迅速增加而后逐渐变缓,径向空泡份额分布由“壁峰”型衍变成“核峰”型。然后,然后基于流体当地过热度变化,拟合给出了不同工况下轴向空泡份额计算关系式,与实验数据对比符合较好,相对误差在±15%以内。      

高温、高流速氢气在圆管内流动换热特性研究

为探究工质在核热推进反应堆冷却剂通道内的热工水力行为，基于数值计算方法，开展了圆管内高温、高流速氢气流动换热特性研究。通过与实验数据对比发现，采用压力基耦合算法、SST k-ω湍流模型以及物性模型进行高温、高流速氢气流动换热特性数值模拟是合理可行的，计算值与实验值符合较好，计算模型选择正确。在分析基础工况流场与温度场的基础上，还研究了热工参数对氢气管内流动换热特性的影响，结果表明，随质量流量的增大换热效果增强，随热流密度的增大换热效果变差。研究方法与结果可为高温、高热流密度环境下气体工质流动换热特性研究、核热推进反应堆的热工设计与仿真模拟提供参考。     

低压自然循环系统流动闪蒸过程流型研究

本文采用高速摄影和网格电导传感器对低压自然循环系统垂直上升段内闪蒸诱发的两相流流型演变开展研究。针对不同的流动状态，分别给出了稳定和不稳定两相流动条件下上升段内的流型种类。基于上升段内流体温度沿轴向的变化规律，确定流体温度沿轴向位置的转折点为闪蒸发生的起始位置。采用无量纲过冷数和闪蒸数，对低压自然循环系统的流动状态进行了划分；在入口过冷数小于12、闪蒸数介于4～5之间时，系统处于稳定的两相自然循环流动状态。     

基于蓄能器的势能液压式存储再利用研究

为了有效地提高液压挖掘机在实际工作时的能量利用率，提出了一种基于蓄能器设计的动臂势能回收再利用系统。分析储能系统的工作原理，构建了对应AMESim模型，研究了蓄能器自身的充气压力、体积及动臂下降速度等参数对能量回收率存在的影响，然后通过特定实验的方式检验该设计的可行性，即通过设置合适的蓄能器参数可实现有效的能量回收。该方案在本次实验的一个工作循环中可以回收52.3 J的能量，即液压泵的节能率能够达到35%,如果将其应用于大吨位挖掘机实现能量回收，则能实现客观的效益。