自然循环窄矩形通道内过冷沸腾两相摩擦阻力特性

采用去离子水作为实验工质，在低压低流速自然循环工况下开展了单面加热可视化窄矩形通道内的过冷沸腾摩擦阻力特性实验研究。实验中测量了实验段内的压降数据，并通过高速摄影仪拍摄了窄矩形通道内的气液两相图像，提出了过冷沸腾条件下的两相摩擦压降的剥离计算方法。基于本实验中获得摩擦压降数据，对分别基于均相流模型和分液相模型的经典两相摩擦压降计算关系式进行了评估，实验结果表明：采用不同等效黏度计算方法的均相流模型计算结果比实验值明显偏小；而分相流模型中，Sun and Mishiba关系式和Tran关系式均能够较好地预测摩擦阻力，计算值与实验值的平均相对偏差在±15%以内。结合实验数据，以分相流模型方法为基础，考虑全液相Reynolds数、Martinelli参数和Laplace数的影响，获得了计算分液相折算系数的经验关系式，与实验数据符合较好, 平均相对误差在10%范围内。     

气泡微细化沸腾过程中气泡冷凝破裂现象

为了研究气泡微细化沸腾(MEB)时的气泡动力学行为,利用高速摄像仪(Fastcam SA5)观察15~60 K过冷度范围内,直径10 mm加热面上的沸腾过程。通过引入等效半径,分析核态沸腾、膜态沸腾和MEB区域的气泡行为特征。结果表明:MEB发生时的气泡行为,既不同于核态沸腾,也与膜态沸腾明显不同。在MEB区域,加热面上通常会形成一个大的、不规则气泡,但并不会脱离加热面,而是迅速破碎凝结;而且气泡生命周期相对较小,体积变化速率更快。量纲1分析发现,在MEB区域,随着壁面过热度和热通量的升高,气泡凝缩破裂过程受惯性控制影响程度逐渐增加。     

核电厂二回路热力系统的参数优化

提高核电厂的热效率可带来巨大的经济效益。本文采用定功率法对核电厂二回路热力系统进行热平衡计算。以二回路蒸汽压力和冷凝器传热端差为优化变量,在满足蒸汽发生器蒸汽产量、高低压缸功率比和低压缸排汽压力在某一范围内变化的约束条件下,寻求核电厂效率的最大值。文章对优化变量的敏感性进行分析,利用新型混合粒子群算法进行优化计算后,核电厂效率提高了0.5%,优化效果显著。     

波形板壁液膜破裂实验研究

设计并搭建了横掠气流下波形板壁液膜破裂可视化研究的实验台架,研究不同液膜厚度下气流速度与液膜破膜速度之间的关系。通过改变液膜流量和气流速度获得不同液膜厚度条件下的临界破膜速度,并利用高速摄像技术对液膜破裂行为进行研究。结果表明,液膜的破裂与气流速度、液膜厚度有关,两者呈负相关性;无量纲分析表明液膜的惯性力和气流剪切力是导致其破裂的不稳定性因素,而壁面粘性力和液膜表面张力则是抑制液膜破裂的稳定性因素;液膜在临界气流剪切力作用下发生破裂的破口是从波形板的屈折角(凸角)开始的,而且液膜可以以不同的形式被卷入到气流中,液膜破裂形态与液膜厚度有关。     

非能动余热排出换热器运行初始阶段换热特性研究

以非能动余热排出换热器运行初始阶段二次侧水箱水的升温过程为原型,通过实验研究了高位水箱内竖直换热管束在主流水温达到饱和前的换热特性。结果表明,换热管束运行初期热量依靠水的单相自然对流带走,水箱竖直方向上出现温度分层,换热量随主流的升温而下降。随着主流欠热度的减小,从管束上端开始换热机理逐渐向欠热沸腾转变;之后,主流水温逐渐达到饱和,沸腾成为换热的主要手段。在实验研究基础上,利用Churchill&Chu公式从管外平均换热系数中分离出自然对流换热系数,分析了不同阶段自然对流和欠热沸腾在管外换热系数中所占的比例。本文的研究对非能动余热排出换热器的设计有一定的指导意义。     

主循环泵重量和体积的优化设计

主循环泵是核动力装置中的重要设备,其重量、尺寸是影响核动力装置整体重量、体积及布置的重要因素。本文采用自主开发的复合形-遗传优化算法,以主循环泵的重量和体积作为优化目标,对主循环泵进行了优化设计。结果显示：优化方案与母型相比重量减小了10.82%,体积减小了4.28%,优化效果显著。同时对主循环泵重量和体积受一回路运行参数以及泵转速影响的敏感性进行了分析,其结果可供工程设计参考。     

核动力装置冷凝器体积的优化设计

冷凝器是核动力装置中的重要设备,它的尺寸是影响核动力装置经济性和合理布置的重要因素。本文在总结冷凝器设计经验的基础上,建立了冷凝器的数学模型,并开发了相应的计算程序。在此基础上对影响冷凝器体积的设计参数进行了敏感性分析。以冷凝器总体积最小为目标函数,在所确定的约束条件下,采用复合形 遗传算法对冷凝器进行了优化设计。结果表明,参考冷凝器的设计并非最优方案,尚有较大的优化空间。也证明了该优化设计方法的可行性。本文的计算结果可为工程设计提供参考。     

摇摆状态下窄矩形通道内两相流流型特性研究

以空气和水为工质,在40mm×1.6mm的窄矩形通道内对竖直状态和摇摆状态下两相流流型进行了研究。流型由拍摄照片辨别,实验通道内观察到的流型有泡状流、弹状流、搅混流和环状流,绘制出窄矩形通道内的流型图,并与常规尺寸圆管内两相流型进行了对比。摇摆对窄矩形通道内流型的影响与常规尺寸圆管相似,但由于狭小空间的限制及表面张力的作用,摇摆对两相流动并无明显影响。     

反应堆一回路装置的容积优化设计

在核动力装置的方案设计中,应用最优化设计理论,以一回路装置的容积作为性能评价指标,建立一回路系统中主要设备的容积评价模型;在对影响一回路主要设备容积的总体热工参数及设备结构参数进行敏感性分析的基础上,应用自主开发的改进复合形算法对核动力装置设计参数进行寻优,在满足功率要求和安全准则的前提下,获得使反应堆一回路装置容积最...     

多孔壁面管强化大容积沸腾换热特性研究

针对非能动余热换热器大容积沸腾换热工况,采用高温饱和蒸汽作为加热热源,对机械加工多孔壁面管和光管的大容积沸腾换热特性进行实验研究.结果表明,多孔壁面管对大容积沸腾换热具有很好的强化能力,多孔壁面管可使沸腾换热系数较光管提高68%～75%,壁面过热度降低约1.5℃;受管外沸腾和管内凝结之间传热耦合的影响,换热管轴向壁面温...