加热功率对低压低高差自然循环系统两相流动特性影响研究

对浮动式核电站中一类具有倾斜热管段的低压低高差自然循环系统的两相流动特性进行了实验研究,分析了加热功率对两相流动特性的影响。结果表明,不同功率条件下系统存在两相稳定冷凝和伴随蒸汽冷凝诱发水锤两相振荡2种流动模式,热管段内过冷水倒流和蒸汽与低温过冷水直接接触冷凝是导致2种流动模式的内在机制。此外,蒸汽冷凝诱发水锤的发生会产生较大压力脉冲,并导致过冷水倒流长度显著增加,进而加剧系统流动不稳定。进一步研究表明,加热段出口含气率可以作为流动不稳定判断依据。     

低压低干度自然循环汽水两相流流量振荡特性

实验研究了低压低干度汽水两相混合物在自然循环条件下产生密度波不稳定性时的流量振荡特性。实验在大型热工水力学实验回路ＨＲＴＬ－２００上以水为工质进行，压力为１．０－４．０ＭＰａ，加热功率为２７－１９０ｋＷ，人口欠热度为５－８０℃，加热段出口质量含汽率小于５％，实验参数范围包括２００ＭＷ核供热堆微沸腾工况运行的参数。获得了有关自然循环流量振荡模式、相对振幅、振荡周期等振荡特性参数随系统压力，加热功率和     

低压,低干度自然循环系统两相流动特性

在大型热工水力学实验回路ＨＲＴＬ－２００上，以水为工质，在压力１．０￣４．０ＭＰａ加热功率２７￣２４０ｋＷ，入口欠热度５￣８０℃，加热段出口质量含汽率小于５％的实验参数范围，研究了系统压力，加热功率，冷却剂入口过冷度及人口阻力等对低压，低干度自然循环系统的两相流稳定流动及不稳定流动特性的影响。实验结果表明上述参数对循环流量，流动稳定区及流动振荡特性均具有影响。所进行的实验研究，参数范围包括了２００     

窄矩形通道内低压两相自然循环流量漂移实验研究

在自然循环实验台架上进行窄矩形通道自然循环流量漂移实验研究。当加热到一定功率时,系统开始出现自然循环流量漂移,且流量漂移过程中伴随着流量振荡;整个系统的稳定性随着入口流体欠热度、压力、缝隙宽度的增加而增大。通过欠热度数、相变数等参数绘制出系统的稳定性曲线。发现窄矩形通道流量漂移存在4阶段机理,并提出窄矩形自然循环流量漂移起始功率经验关系式。     

低干度自然循环两相流动系统的静态分岔特性

基于一维两相四方程漂移流模型,采用数值模拟的方法对5MW低温核供热堆热工模拟回路（HTRL-5）的自然循环进行模拟,分析在自然循环系统中存在的分岔特性及其参数效应。结果表明：在一定条件下低干度自然循环两相流动系统存在静态分岔现象,并且静态分岔点出现在特征曲线的切点上;当压力高到一定程度或热流密度小到一定程度系统的分岔点消失。     

简谐海洋条件下自然循环运行特性

基于两相漂移流模型建立简谐海洋条件下核动力装置自然循环理论分析模型;采用两群三维时空中子动力学模型描述堆芯中子的物理行为及控制棒调节系统的响应;利用研制的程序对核动力装置在摇摆条件下的自然循环运行特性及强迫循环向自然循环转换的过渡过程进行研究.结果表明:摇摆周期越小,影响越大;摇摆振幅越大,影响越大;相同摇摆周期与摇摆振幅条件下,纵摇对自然循环运行影响大;纵摇时,参数波动周期与摇摆周期相符,横摇时,参数波动周期为摇摆周期的一半;海洋条件引起过大的堆芯自然循环流量波动可造成功率自动调节控制棒的频繁动作,无法平稳实现强迫循环向自然循环的转换.     

低压下两相自然循环流动不稳定性的实验研究──（Ⅱ）影响因素的研究

通过对低压下不同工况系统实验研究，总结了包括系统压力、进口过冷度、加热段进出口阻力、加热段管径等对流动不稳定的影响，并对实验数据进行了综合，得出了一个无量纲关系式。     

低功率条件下低高度差开式自然循环流动模式研究

开式自然循环系统广泛应用于能源和化工领域。在一些特殊条件下,低高度差自然循环系统应运而生,但目前研究并不充分。本文采用蒸汽加热方式,对这类的低高度差开式自然循环系统在低功率水平下的流动模式进行了实验研究,并对其流动模式以及存在物理现象进行了详细的分析。研究发现,在不同功率水平下,因受不凝性气体和过冷沸腾的影响,该自然循环系统主要存在4种流动模式。最后,对不同流动模式转变点的加热段进出口温度进行分析,结果表明加热段出口温度可作为系统流动模式的判定依据。     

两相自然循环两流体模型的量级分析

对先进核反应堆中的两相自然循环系统的两流体计算模型,提出了合适的量级分析策略,并以加热段和绝热上升段为例,分析了方程中各项因素的相对重要性,得出简化分析方法。     

两相自然循环密度波不稳定性的实验研究

在自然循环水回路上进行了两相流密度波不稳定性的实验研究，得到了不同工况下的实时脉动曲线。分析了系统压力、质量流密度、进口欠热度对系统稳定边界的影响。得出了用无量纲量相变数Ｎｐｃｈ、欠热度数Ｎｓｕｂ、弗劳德数Ｆｒ表示的系统稳定边界图及稳定性判别准则式。     

Non-dimensional analysis of static bifurcation in a natural circulation loop

The steady-state characteristics of a two-phase natural circulation loop were investigated based on the homogenous model. Transcendental equations of non-dimensional loop mass flow rate under various conditions were also derived. The static bifurcation diagram of a two-phase natural circulation described with non-dimensional variables Npch-m^＋ was obtained. In addition, various steady-state characteristics of a natural circulation loop were analyzed and discussed. These characteristics include the existence of multiple solutions under certain conditions, and the maximum mass flow rate. The authors also examined the effects of important parameters such as sub-cooling number, riser-to-heated-region length ratio, and riser-to-heated-region diameter ratio.     

开式自然循环系统出口排热管内流型演化研究

开式自然循环系统作为新型非能动余排系统最终热阱排放回路,其安全稳定运行对于事故工况下堆芯余热安全导出至关重要,本研究通过可视化实验方法观察了开式自然循环系统出口排热管内流型演化特性,发现随着加热功率增加,开式自然循环逐步建立,该系统出口排热管内依次出现单相流、间歇性汽泡流、弥散泡状流、弹状流和间歇喷射流5种典型流型,分析了出口排热管内流型与系统稳定运行之间的关系,发现了开式自然循环系统剧烈振荡的根源,为提高开式自然循环系统流动稳定性提供了参考。     

Bifurcation and hysteresis phenomena in the two－phase natural circulation system

The static bifurcation of the two-phase natural circulation (TPNC) system was studied theoretically and numerically.By the DERPAR algorthm the solution diagram was calculated,which shows that the static bifurcation occurs under some conditions in the TPNC systems.Also,it shows that the static bifurcation occurs under some conditions in the TPNC systems.Also,it shows that,in a region of multiple solutions.the static instability may occur.It is defined as a region of thermal-siphon instability induced flow rate jumping.By means of the solution diagram,the stability margin can be determined in this region.Furthermore.the heat input at the peak of the solution diagram is defined as the maximum capacity of heating load that can be used to judge the capacity of the TPNC of a given geometry topological structure,Meanwhile,it is interesting that the TPNC systems have the hystersis phenomenon defined as thermal-siphon hysteresis.Some parametric effects related were also studied.     

起伏因素影响自然循环流动的机理分析

以一体化全功率自然循环反应堆模拟实验回路为物理原型,建立了起伏条件下自然循环流动的理论分析模型,并通过编制程序进行离散求解,分析了起伏对自然循环的影响机理。结果表明：1）起伏对自然循环具有重要影响,起伏幅度越大,或起伏周期越长,流量波动越大;2）起伏条件下的自然循环是交变力场和密度分布变化综合作用的结果;3）起伏对自然循环的影响在一定参数条件下可能比摇摆更显著,从而可能引起更加严重的后果,需要引起关注。     

An analytical investigation of role of expansion tank in semi-closed two-phase natural circulation loop

Role of the expansion tank in a semi-closed two-phase natural circulation loop was examined analytically with the emphasis placed on the flow instability. Loopwise steady circulation rate was obtained, and conditions for flow instability were examined by using the method of the linear stability analysis with perturbations. The homogeneous two-phase model was adopted for the analysis. As well as the pressure at the expansion tank, the length and the cross-sectional area of the tube connected to the expansion tank appeared to be the important parameters determining the flow instability. The system was predicted to be stable with the longer length and the smaller cross-sectional area of the expansion-tank line and also with the higher expansion-tank pressure.     

两相自然循环非线性特征及实验研究

采用均相模型,基于分岔理论预测了两相自然循环系统的流量漂移(静态分岔)相关特性,并对其进行了实验验证.同时,对系统的动态参数时序进行了时域和频域分析,研究了特定工况下沸腾喷发弛张动态不稳定性机理.通过对系统相关时序的相空间重构与分维分析,探讨了系统随加热功率变化的非线性演化规律.     

核动力装置自然循环及其过渡过程计算模型的建立

为准确分析含反应性反馈的核动力装置自然循环及其过渡过程中重要参数的响应特性,以核动力装置瞬态最佳估算程序RELAP5/MOD3为基础,采用两群三维时空中子动力学模型替代RELAP5/MOD3的点堆模型,并建立三维空间内中子物理与热工水力的耦合模型,编制相应的计算程序。利用所研制的程序对实际核动力装置的自然循环及其过渡过程进行分析计算,并与试验结果进行比较。结果表明:本文建立的时空中子动力学计算模型克服了点堆方程不能准确计算反应性反馈的缺点,计算精度高,研制的程序可作为核动力装置强迫循环与自然循环及其过渡过程的计算分析工具。     

开式自然循环流动不稳定性的频域法分析

非能动安全壳热量导出系统依靠自然循环导出事故后排入安全壳内的热量,但在运行过程中也可能发生流动不稳定性现象。本文以某开式自然循环非能动安全壳热量导出系统为对象,建立了描述该系统行为的数学模型和本构关系,运用小扰动法对守恒方程进行线性化,通过Laplace变换获得系统质量流速随加热段进口焓变化的传递函数。基于Nyquist稳定性判据,分析了热工参数变化对该自然循环系统稳定性的影响。结果表明:系统的流动稳定性本质上受空泡份额随质量含气率的变化关系的制约,在一定范围内,随着质量含气率的增大,空泡份额对质量含气率的敏感性减弱,系统趋于稳定。