气泡破裂产生膜液滴理论模型的建立与验证

本文研究了常温、常压条件下自由液面单气泡破裂产生膜液滴现象。在明确该过程物理机理及气泡破裂环状物模型基础上,应用瑞利射流不稳定性分析理论结果,通过合理假设,建立了自由液面单气泡破裂产生膜液滴的物理模型。通过引入瑞利断裂时间判据,对时间变量进行离散,数值求解该理论模型,可获得气泡破裂产生膜液滴的初始参数,包括膜液滴数量、尺寸、速度、初始位置。将模型计算结果同已有实验数据对比,二者符合较好,证明了模型的正确性。     

液滴撞击湿壁面实验研究

采用高速摄像仪以11 000 帧/s的拍摄速度对3种不同尺寸的液滴以不同速度分别撞击湿壁面（水平及不同倾斜角度）的过程进行了观测。研究了铺展、产生冠状不飞溅、飞溅3种实验现象。定性分析了初始液滴直径、液滴撞击速度、湿壁面倾斜角度对飞溅现象的作用。定量统计出液滴撞击湿壁面产生飞溅现象的各项临界参数，给出飞溅判据的经验关系式并进行误差分析。结果表明：随液滴撞击速度的增大，撞击湿壁面后会依次出现铺展、产生冠状不飞溅、产生二次液滴飞溅等现象。液滴直径的增加与湿壁面倾斜角度的降低均对飞溅的产生有促进作用。并通过拟合实验数据得到用于判别液滴撞击湿壁面是否发生产生二次液滴飞溅现象的无量纲参数K与无量纲液膜层厚度H^*关系K=3210-122 284.48H^*+2.234 26×10⁶H^*2（0.008 56*<0.033 18）。     

AP1000次级汽水分离器分离性能及结构优化的数值研究

建立AP1000次级波纹板汽水分离器内两相流动的数学模型,随后数值模拟波纹板内的两相流动,并分析其分离性能。进而对波纹板结构进行优化,得到具有较高分离效率和较低流动阻力的新型波纹板。首先分别建立波纹板内部蒸汽相和液滴相运动的数学模型。然后通过自编程序与Fluent软件耦合对该两相流动模型数值求解。随后得到波纹板进出口总压降,并通过模拟液滴在波纹板内的运动轨迹,得到波纹板的分离效率和内部液滴湿度分布。进而以分离效率和流动压降为目标优化波纹板结构,设计得到具有较高分离效率和较低流动阻力的新型波纹板。本文提出的数值模拟方法对汽水分离器结构的设计和优化具有较强的指导意义。     

直动电磁阀线圈温度场特性分析

组合阀由3个直动电磁阀组成,电磁阀的性能直接影响组合阀的性能,从而影响控制棒水压驱动技术的运行性能。而电磁阀线圈的正常运行直接影响电磁阀的工作性能,因此,本文对电磁线圈发热情况进行了研究。运用ANSYS电磁场分析软件,变化输入电流,对直动电磁阀线圈进行了温度场特性分析,并予以了实验验证。结果表明,当电流增大时,温度升高;内壁温度高于外壁温度,中心温度高于边缘温度,其中内壁中心温度最高;线圈最高温度低于其破坏温度;获得了线圈等效导热系数;在考虑误差的条件下,计算分析有较高的准确性。为电磁阀工作参数设计提供了依据。     

直动电磁阀阀头热态温度场实验研究

控制棒水压驱动技术是由清华大学核能与新能源技术研究院发明的具有自主知识产权的一项新型专利技术。组合阀是该项技术的关键部件,而组合阀是由3个直动电磁阀组成的,电磁阀的性能直接影响组合阀的性能,从而影响控制棒水压驱动技术的运行性能。本文就控制棒水压驱动系统运行过程中所出现的工况,对其直动电磁阀阀头进行了热态实验模拟研究,并运用FLUENT软件进行了理论分析。分析结果表明:随着线圈电流增大线圈温度将会增大,线圈内壁温度高于外壁温度,线圈中间温度高于边缘温度。提出了电磁阀高温条件正常运行的检测方法,并通过阀头热态实验模拟研究可优化直动电磁阀的电源参数。     

槽孔式水力驱动控制棒槽孔阻力系数实验研究

对槽孔式水力驱动控制棒槽对孔阻力系数进行了大量实验研究，获得了槽孔式水力驱动控制棒槽对孔阻力系数和其随槽对孔位移的变化规律，分析了槽对孔阻力系数与控制棒槽对孔结构参数之间的关系。结果表明：随槽对孔位移的增加，槽对孔阻力系数从某一较大的定值迅速降低到某一较小的定值，然后再迅速反回到初始的定值，形成一个对称的宽幅波谷；槽高使阻力系数曲线波谷幅宽发生变化，也使完全不重合段的阻力系数发生变化；随内套孔径的增大，阻力系数有所降低，其对阻力系数的影响也进一步减弱。孔径增大到一定程度，阻力系数基本不受孔径参数的影响。     

板型燃料组件内部温度场数值模拟

以板型燃料组件为研究对象，采用商用流体力学计算程序CFX5对板型燃料组件内部温度场进行数值模拟。数值计算结果表明：燃料组件不同流道的流速分布和温度分布均较均匀，单一流道的流速分布和温度分布也较均匀。燃料板所构成的各流道从外到内流速变化不太大，在中间流道内流速稍小一些，但差值很小；燃料组件单一流道内的流速在壁面附近快速减小，壁面上流速为0。燃料板和定位梳的温度最高，侧板温度与板间流体温度相近，侧板外侧的流体温度较低。     

控制棒水压驱动步升过程流动阻力影响分析

控制棒水压驱动系统（CRHDS）是清华大学为NHR200发明的新型内置式控制棒驱动系统。组合阀是驱动系统关键的流量控制部件,其流动阻力对控制棒水压驱动机构的步进性能有重要影响。本文完成了驱动机构不同流动阻力工况步升过程性能试验,建立了驱动机构水压缸步升过程理论模型,得到了水压缸步升过程关键性能参数的动态变化曲线,理论结果与试验结果符合很好。在此基础上,利用模型分析了热态工况驱动机构水压缸变流阻步升动态过程。结果表明：随着流动阻力的增大,步升平均速度逐渐减小,步升时间、步升后压力迟滞时间和步升过程总时间均增大。研究成果为CRHDS组合阀流动阻力的设计和优化奠定基础。     

水力控制棒驱动系统失压工况的实验研究

利用200MW低温核供热堆水力控制棒驱动系统的1：1实验台架模拟系统失压况，进行控制棒步升，步降，开阀落棒及关泵开阀落棒实验，并与正常工况下的提棒，落棒的实验结果进行比较，实验结果表明：在系统失压工况下，控制棒能正常提棒，落棒系统失压工况下的弹棒，系统压力与压力壳压力具有瞬时跟随特性，未出现控制棒弹棒事故，对实验的失压速率和事故分析得到的失压速率进行了比较，验证了系统具有良好的安全性和可靠性。     

板状燃料组件窄缝流道流速分布实验研究

实验研究了平行窄缝流道板状燃料组件的流速分布。实验以无离子水作流动介质，在常压及不同Re条件下进行。实验结果表明：在不同Re条件下，横向单通道流速分布呈中间流速高、边缘流速陡减的梯形分布，符合常规流道流速分布特点；纵向平行多通道间的流型呈中间流速低、边缘流速高的凹型分布，这种凹型分布是由入口结构件造成的，对反应堆堆芯流量的均匀分配不利。