摇摆参数对自然循环系统混沌脉动影响分析

针对摇摆参数对自然循环系统中流量混沌脉动的影响,用非线性时序分析的方法对实验结果进行了分析研究.基于相空间重构理论,计算不同摇摆参数下时间序列的关联维(CD)、K2熵和最大Lyapunov指数(MLE)等几何不变量值,根据计算结果分析摇摆参数对自然循环系统混沌脉动的影响.分析结果表明:摇摆周期越短、摇摆振幅越大,混沌出现时的无量纲功率越大;摇摆周期对混沌脉动边界的影响大于摇摆振幅的影响;当摇摆周期为5 s时,由于摇摆引起的波谷型脉动与密度波型脉动频率相近而发生共振作用,流量脉动的混沌特征减弱.     

摇摆对单相强制循环层流阻力特性的影响

为揭示不同驱动压头下摇摆运动对单相流动特性的影响机理,对摇摆条件下矩形通道内单相水层流阻力特性进行了理论和实验研究.实验结果表明,摇摆条件下流量波动幅值随驱动压头增加而迅速减小,当驱动压头大于附加压降幅值的10～11倍时,流动最终趋于稳定.驱动压头较低时,摇摆条件下瞬时摩擦压降与流量存在相位差,且不能采用稳态关系式预测.驱动压头较高时,摇摆条件下瞬时摩擦压降不波动,可采用稳态关系式计算.通过分析速度分布,解释了不同驱动压头下摇摆运动对矩形通道内单相强迫循环摩擦阻力特性的影响机理.     

摇摆对单相强迫循环流量波动特性的影响机理

针对摇摆条件下的单相强迫循环流量瞬变特性开展流量波动影响机理研究。通过调节离心泵转速、阀门状态及摇摆参数分析驱动压头、回路阻力及附加压降对流量波动幅值的影响。通过建立摇摆条件下单相流量波动方程,系统地揭示摇摆运动的影响机理.结果表明,增加驱动压头和回路阻力使得相对流量波动幅值减小,增加附加压降使得相对流量波动幅值增大。当驱动压头大于附加压降幅值的10~11倍时,摇摆对单相强迫循环流量波动的影响可忽略。流量波动方程分析结果与流量波动实验结果有很好的一致性。     

摇摆状态下竖直管内单相水摩擦压降特性分析

对摇摆状态下,3种不同管径(15,25,34.5 mm)的光滑有机玻璃管管内单相水的摩擦压降特性进行分析.与传统的稳定状态下的经验公式值进行对比,发现摇摆状态下的摩阻系数随时间变化有明显的周期性,而且远远大于传统经验公式计算值.通过对摇摆状态下单相水的运动分析,并在结合实验数据以及综合考虑各影响因素的基础上,给出了摇摆状态下摩阻系数的计算关系式,与传统的Blasius和Niklaus经验公式相比,计算值与实验值符合较好.     

开式自然循环系统中间歇喷泉流动的实验研究

为了研究开式自然循环系统中间歇喷泉流动的形成机理和流动特性,采用实验研究和热平衡分析的方法进行了实验研究。结果表明,产生间歇喷泉的主要原因是加热功率与孕育期内自然循环输热能力不匹配,导致加热段出口处出现热力不平衡的局部过热现象,而过冷沸腾汽泡聚集形成的弹状流又为出口引入较强扰动,导致局部过热区域发生闪蒸,进而诱发间歇喷泉。另外实验结果还显示,功率密度、自然循环流速和出口阻力等因素均对间歇喷泉的发生区域具有重要影响。根据间歇喷泉的物理过程,提出新的沸腾延迟时间计算方法来对其振荡周期进行预测,预测效果较好。     

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。     

摇摆条件下窄通道内单相水流态转捩特性

矩形窄通道广泛应用于紧凑式换热器中,其内单相流动流态转捩特性会受到摇摆运动的影响.结合流迹显示技术,对摇摆条件下矩形窄通道内单相水从层流向湍流转变临界点附近的流动特性进行了实验研究.结果表明稳态条件下临界Re为2 550左右.摇摆条件下当Re小于2 400时,流态显示为稳定的层流,Re大于3 500时,流态为湍流,摇摆对稳定的层流区和湍流区流态没有影响;Re为2400～3 500之间时流动处于过渡区,摇摆对其流态转变有一定影响.在临界点附近摇摆振幅越大,流态转捩越容易发生;摇摆周期对流态转捩影响很小.摇摆运动改变系统重位压降及产生附加压降,从而对流态转捩的影响不可忽视.     

摇摆运动条件下自然循环流动的实验和理论研究

针对摇摆运动对自然循环流动的影响，开展了实验和理论研究．实验分摇摆实验和不摇摆实验2部分，实验结果表明：摇摆造成了自然循环流量周期性波动，波动周期与摇摆周期一致，波动振幅随摇摆频率和摇摆振幅的增加而增加，同时摇摆造成了自然循环平均流量的降低．通过构建数学模型，对摇摆运动条件下的自然循环流动进行了理论计算，计算结果和实验结果符合良好．同时，分析了摇摆对自然循环影响的机理，结果表明，流动阻力系数的增加是造成自然循环平均流量降低的主要因素．     

RELAP5对低压自然循环系统的分析能力研究

为了解决低压条件下自然循环相关现象模拟不准确问题,本文开展了稳态、瞬态及流动不稳定性等一系列的自然循环实验研究。利用反应堆瞬态热工水力程序RELAP5,讨论了低压自然循环相关问题的敏感性。结合瞬态实验数据,进行了空间、时间步长的敏感性分析,给出了时间步长敏感性的检验依据。通过对一类工况下的流动不稳定性进行模拟和实验,评估了RELAP5的能力。结果表明:对两相自然循环问题,可以根据库郎数来进行无关性验证。对于高热流密度下系统中出现的复合动态流动不稳定性,恰当的模型选取及参数敏感性验证能有效提高模拟的准确性。结合快速傅里叶变换的分析结果可知,长直上升段内发生的周期性相变过程是复合动态流动不稳定性的非线性负载。     

摇摆条件对反应堆及破口时水力学特性的影响

传统的热工水力系统程序难以对海上反应堆进行模拟计算和安全分析。通过在动量方程中增加附加力模型,并基于摇摆对系统各控制体的影响,修改了程序模型坐标,实现了程序的二次开发;对二环路小堆进行简化设计和建模,并分析了摇摆振幅和周期对海洋小堆水力学特性的影响。对两种尺寸破口事故进行了摇摆时的模拟和分析,结果显示,摇摆会造成流量周期性变化且有相位差,破口时摇摆带来的周期附加力会对原流量进行补偿或叠加。     

摇摆条件下自然循环复合型脉动的同步化分析

针对摇摆条件下自然循环系统流动不稳定性的同步化现象及其机理进行了分析.在实验研究的基础上,研究了摇摆运动引起的波谷型脉动与密度波型脉动的耦合现象.研究结果表明:在一定工况下,摇摆条件下的自然循环系统是线性振子与非线性振子的耦合系统,其中波谷型脉动是线性振子,密度波型脉动是非线性振子.当线性振子或非线性振子两者之一起主要作用时,系统频率锁频到线性振子的频率上或非线性振子频率上,使自然循环系统会发生同步化现象.     

自然循环窄矩形通道内单相水对流传热特性

为探究单面加热窄矩形通道内,单相自然循环对流传热特性,进行了实验压力为0.2 MPa和0.3 MPa,入口欠热度范围为35~60 K,加热功率范围为30~90 kW/m~2的单相对流传热实验。实验结果表明,对流换热系数与Gnielinski公式符合较好,92%的实验数据与公式的相对误差在20%以内。引入斯坦顿数(St),对数据分析发现:自然循环流动中,实验段入口欠热度及加热功率对换热能力有明显影响,换热能力随着入口欠热度的增加而减小,随着加热功率的增加而变大。在窄矩形通道内的向上自然循环流动中,通过提高入口欠热度而导致的浮升力增加会引起同向对流,从而使换热减弱;单面加热条件下,提高加热功率引起的横向热驱动力增加会使传热得到强化。     

制冷剂在微流道内单相流动的阻力与换热特性

对典型制冷剂R12在微流道中的单相流动阻力特性和换热特性进行了实验研究．实验结果表明,微流道中的流动力及换热特性与常规尺度流道中的有很大差异．层流的阻力系数高于常规尺度流道中的阻力系数,流态由层流向紊流过渡的临界雷诺数也比常规尺度流道减小．     

摇摆运动时窄矩形通道内两相流动阻力特性实验研究

摇摆运动作为一种典型的海洋条件,会对管内的气液两相流动过程产生较大影响.通过摇摆条件下空气-水在窄矩形通道内流动阻力特性的实验,研究摇摆运动对两相流动过程的影响.实验在常温常压条件下进行,通道尺寸为40 mm×1.6 mm,摇摆角度分别为10°、15°和30°,摇摆周期分别选为8、12、16 s.实验结果表明,摇摆条件下瞬态摩擦压降的变化具有明显的周期性,摇摆周期越小,摇摆振幅越大,即摇摆运动越剧烈,摩擦压降的波动幅度也越大;摩擦压降波动幅度随着含气率的增加而增加,随着流速的增加而减小.     

单相异步电动机移相特性分析

作者运用矢量分析方法,对单相异步电动机移相元件电阻、电感、电容等的移相特性作了简要的分析,阐明其物理意义及其在工程上的应用,同时推导出分别用电阻、电感、电容分相起动的单相异步电动机的电机旋转方向。     

单相异步电动机移相特性分析

作者运用矢量分析方法，对单相异步电动机移相元件电阻、电感、电容等的移相特性作了简要的分析，阐明其物理意义及其在工程上的应用，同时推导出分别用电阻、电感、电容分相起动的单相异步电动机的电机旋转方向。     

舰船摇摆环境飞机牵引车牵引特性仿真分析

为了研究舰船摇摆环境下飞机牵引车的牵引特性,通过对一辆舰载牵引车的实际测试,基于Virtual.Lab Motion软件平台建立了该牵引车的多体动力学模型.经过各种仿真试验,从牵引速度、牵引力及附着力3个主要方面分析了舰船摇摆运动对牵引车牵引特性的影响规律,初步掌握了舰船横摇、纵摇和垂荡及舰船摇摆中心、幅值和周期等因素...     

凹槽内剪切流动特性对滑动减阻的影响

为了揭示凹槽内部剪切流动特性对滑动减阻效果的影响,利用静、动滑动摩擦因数测试系统和计算流体力学方法,理论、实验和数值模拟研究了凹槽高宽比(e=0.5、1.0、2.0、3.0)、凹槽几何尺寸、壁面运动速度等因素,对凹槽内的剪切流动特性及壁面滑动减阻效果的影响.研究发现,凹槽结构增加了润滑油滑动减阻效果,凹槽几何结构对减阻效果有明显影响,当凹槽宽度L、深度H均为2 mm时,凹槽的减阻效果相对较好,且壁面运动速度对其剪切力减小率fτ的影响较小.此外,凹槽尺寸、壁面滑动速度对凹槽内流场特性有重要影响,不同工况下凹槽内部存在上下2个涡或者1个大涡和2个边角涡.结果表明:凹槽内的剪切流动特性对滑动减阻效果有重要影响,并可为滑块表面凹槽结构设计提供重要的指导.