核动力工程

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张震, 闫晓, 肖泽军

2012, 33(S1): 1-4.

摘要(15) PDF(0)

摘要:
针对骨架发热多孔介质内单相水流动阻力和传热特性开展了实验研究,拟合获得骨架发热多孔介质内热态流动阻力和对流换热关系式。实验参数范围是:雷诺数Re取127～394,表面热流密度12～62 kW/m²。实验结果表明:在本文研究的孔隙有效雷诺数范围内,惯性项阻力系数Rf受流动参数影响;基于骨架发热条件下获得的阻力关系式具有较好的扩展性,可以较好地预测骨架不发热条件下多种几何结构的多孔介质通道内单相水、单相蒸汽流动阻力;随着表面热流密度增大,对流换热系数不断降低;在相同热流密度条件下,随着质量流速的增大,对流换热系数也会随之增大。

窄缝通道内过冷沸腾区域汽泡脱离频率研究

洪钢, 闫晓, 黄宏立, 肖泽军, 黄彦平

2012, 33(S1): 5-9.

摘要(23) PDF(0)

摘要:
采用高速摄像仪对矩形窄缝通道内垂直上升流过冷流动沸腾区域汽泡脱离频率进行可视化实验研究。结果表明,汽泡脱离频率随质量流速的增大而减小,随入口过冷度的增大而减小,随热流密度的增大而增大。将实验数据与文献中汽泡脱离频率计算模型进行比较,发现基于池式沸腾和饱和流动沸腾开发的计算模型不能准确预测过冷沸腾区域汽泡脱离频率。本文以无量纲参数的形式,分别用液相雷诺数、过冷雅各布数和核态沸腾热流密度表示质量流速、主流过冷度和热流密度对汽泡脱离频率的影响,获得矩形窄缝通道内过冷沸腾区域汽泡脱离频率预测关系式,关系式的平均预测误差为±17.1%。

矩形窄缝通道内滑移汽泡直径沿轴向分布特性实验研究

洪钢, 闫晓, 李岩, 肖泽军, 黄彦平

2012, 33(S1): 10-13.

摘要(16) PDF(0)

摘要:
采用高速摄像仪对矩形窄缝通道内过冷流动沸腾滑移汽泡直径沿轴向分布特性进行可视化实验研究。实验捕获滑移汽泡沿加热面滑移并聚合的过程图像,并获得沿加热面轴向300、400、500 mm处滑移汽泡直径概率分布图。实验研究表明,窄缝通道中滑移汽泡直径沿轴向分布呈增大趋势;滑移汽泡沿加热面生长、滑移汽泡与未完成生长脱离的小汽泡的聚合,以及滑移汽泡间的聚合是滑移汽泡直径沿加热面轴向增大的重要原因。

海洋条件下任意管道内附加压降的势函数分析和矢量代数积分方法

马建, 黄彦平, 李隆键

2012, 33(S1): 14-18.

摘要(14) PDF(0)

摘要:
在海洋条件下,由于管道平移和摇摆运动会引入附加的体积力作用而产生附加压降。为了获得具有普遍适用性和便于应用的附加压降理论计算结果,从非惯性坐标系下流体动力学动量方程出发,将管道运动划分为平移和摇摆运动方式,应用流体力学势函数分析方法分别获得平移运动和摇摆运动离心力产生的附加压降计算关系式。根据附加压降物理定义,将管道摇摆运动划分为正交摇摆、平行摇摆2种基本方式,采用矢量代数积分方法获得摇摆运动切向力产生的附加压降计算关系式,并讨论了这些关系式的适用性。理论分析结果表明,海洋条件下任意管道内各项附加压降都可得到精确求解。

单直管振动式流体密度计性能实验研究

吕发, 张小章

2012, 33(S1): 19-22.

摘要(12) PDF(0)

摘要:
通过单相水实验及改变气-液两相流含气量模拟不同流体密度的实验,研究振动、流量、压力对单直管振动式流体密度计测量性能的影响。结果表明,振动管横向平行振动模式较绕中心点的转动模式更适合用于密度测量;流量的变化对密度测量几乎没有影响,而系统振动、管内压力对流体密度测量的影响不可忽略。文中还给出了修正压力变化对测量结果影响修正关系式。

矩形窄缝通道内汽泡脱离直径可视化研究

谢添舟, 陈炳德, 闫晓, 徐建军, 肖泽军

2012, 33(S1): 23-27.

摘要(16) PDF(0)

摘要:
以去离子水为介质,研究热流密度、入口过冷度和质量流速等热工参数对矩形通道内汽泡脱离直径的影响。主要参数如下:主流流体流动方向分别为竖直向上和纵倾45o,压力为0.16 MPa,质量流速G=300～700 kg/(m².s),热流密度q=27.6～228.3 kW/m²,入口过冷度ΔT_sub=20～40℃。研究发现,热流密度和入口过冷度对汽泡脱离直径的影响不明显;随着质量流速的增大,汽泡脱离直径明显减小。

超临界传热关系式的整理与评估

黄志刚, 曾小康, 李永亮, 闫晓, 肖泽军, 黄彦平

2012, 33(S1): 28-31.

摘要(18) PDF(0)

摘要:
在超临界条件下流体升温过程中不会出现相变,所以现有的超临界传热关系式基本都是参考亚临界条件下的单相传热关系式再添加相应的修正项得到。对现有的超临界传热关系式进行分类整理,介绍各类计算方法的特点并用实验数据对各类计算方法进行了评估,结果发现Bishop和Jackson关系式的计算结果与实验数据偏差相对较小,这类关系式的计算精度稍高。

非能动余热排出系统二次侧模拟准则数研究

周磊, 闫晓, 郗昭, 熊万玉, 肖泽军

2012, 33(S1): 32-36,94.

摘要(18) PDF(0)

摘要:
推导得出非能动余热排出系统二次侧自然循环过程的控制方程。选取合理的特征尺度,对方程进行了无量纲化,得到系统的相似准则数。本课题研究的主要特点是对两个相互耦合的自然循环过程的处理,对于能量方程的选取及无量纲化处理比已有类似研究也有所改进。

超临界水流动不稳定类型及动态特性分析

熊挺, 闫晓, 黄善仿, 黄彦平

2012, 33(S1): 37-40,44.

摘要(21) PDF(0)

摘要:
针对超临界水冷堆(SCWR)中可能出现的流动不稳定性,采用自编程序SCIA对并联双通道内的超临界水流动不稳定的动态特性进行研究,得到系统的水动力曲线。研究结果表明:超临界水流量脉动周期约为流体流过通道时间的1～2倍;流量脉动沿轴向存在明显的相位差,进出口相位差约为180°;流量扰动在拟临界区域传播较快,在其他区域传播较慢;超临界水流动不稳定动态特性符合密度波流动不稳定性的规律;流量漂移在SCWR中很难发生。

肋片对圆环通道内超临界水传热特性影响的数值分析

刘蕾, 肖泽军, 闫晓, 曾小康, 李永亮, 黄彦平

2012, 33(S1): 41-44.

摘要(12) PDF(0)

摘要:
以计算流体力学(CFD)商业软件CFX为计算平台,对圆环通道内超临界水(SCW)的传热特性进行数值模拟。通过对几种湍流模型的对比,选取对超临界条件适用性相对较好的SST模型进行计算;比较光滑圆环通道与带肋片圆环通道内的壁温分布及传热系数的变化;研究肋片形状、高度、间距及宽度等因素对传热特性的影响。结果表明:圆环通道内肋片的存在会导致局部传热强化;在本文计算的尺寸范围内,肋片形状和宽度对传热的影响很小;一定范围内,增加肋片高度以及减小肋片间距都有利于传热强化。

稠密带缠绕丝棒束阻力特性研究

宫厚军, 郎雪梅, 谢峰

2012, 33(S1): 45-49.

摘要(18) PDF(0)

摘要:
为获得稠密布置燃料组件的阻力系数,应用稠密带缠绕丝棒束进行实验研究,拟合阻力系数关系式,并将关系式与经典Rehme关系式进行比较分析。结果表明Rehme关系式不适用于本实验棒束。同时应用计算流体力学(CFD)方法、剪切应力输运模型(SST)湍流模型对实验进行模拟,获得棒束内部的流动形式、压力场和沿程阻力系数,并与实验结果进行对比。结果表明CFD方法可作为预测稠密带缠绕丝棒束单相流动阻力系数的参考。

紧密排列燃料组件交混系数试验研究

谢峰, 曹念, 郎雪梅, 熊万玉, 宫厚军

2012, 33(S1): 50-53,58.

摘要(16) PDF(0)

摘要:
单相及两相工况下的交混系数是燃料组件热工分析、特别是子通道分析的一个关键参数。本文介绍19根棒束绕丝结构紧密排列燃料组件交混系数单相试验的试验本体结构、试验内容、试验方法及试验结果。试验研究获得了燃料组件出口温度分布及紧密排列燃料组件交混系数,最后对试验结果、交混系数值以及热工参数对交混系数的影响等进行分析。

摇摆条件下矩形窄缝通道单相等温流动摩擦阻力特性研究

刘晓钟, 黄彦平, 马建, 黄军

2012, 33(S1): 54-58.

摘要(18) PDF(0)

摘要:
通过实验研究和数值计算相结合的方法研究摇摆条件下矩形窄缝通道单相等温流动摩擦阻力特性。研究发现:受摇摆附加惯性力的影响,流道内的微观流场出现变化,但在本实验参数范围内,流场的微观变化较小,摇摆对摩擦阻力特性的影响可以忽略,由流道静止状态获得的摩擦阻力系数计算公式在摇摆条件下仍然适用。

摇摆对矩形窄通道内单相水流动特性的影响

幸奠川, 阎昌琪, 曹夏昕, 金光远

2012, 33(S1): 59-63.

摘要(17) PDF(0)

摘要:
常温常压下,实验研究摇摆对矩形窄通道内单相水流动特性的影响。结果表明,驱动压头较低时,雷诺数及摩阻系数呈周期性波动,摇摆越剧烈,波动幅度越大;驱动压头较高时,雷诺数周期性波动不明显,摩阻系数波动幅度减小。出口通大气的实验段,摇摆振幅对摩阻系数波动幅值及波形均有影响,摇摆周期只影响摩阻系数波动幅值。摇摆运动对流动特性的影响随雷诺数的增加而减弱。摇摆对矩形窄通道内单相水平均摩阻特性没有明显影响。

加热系统间歇泉流动现象初步实验研究

戚展飞, 佟立丽, 曹学武

2012, 33(S1): 64-68.

摘要(23) PDF(0)

摘要:
开展了各组合工况(不同竖直段长度、不同竖直段直径和不同加热功率)下的间歇泉流动实验,对实验现象和实验数据进行分析。结果表明,在间歇泉流动中,系统内的液体会周期性地沸腾,且多种流动形态循环出现;液体的冷却回流过程中会产生较大的温度和压力变化;加大竖直段长度、减小竖直段管径更有利于形成间歇泉流动,加大加热功率将使得间歇泉流动更加明显,其他系统相关参数对间歇泉流动的影响需要作进一步研究。

基于两流体模型的流动沸腾瞬态数值模拟程序

任志豪, 匡波, 胡尚武

2012, 33(S1): 69-74.

摘要(14) PDF(1)

摘要:
基于两流体模型与固壁非稳态导热模型,结合相关关联式组合,建立了流道内流动沸腾传热的瞬态数值模拟程序。通过不同入口瞬态下流道两相流动沸腾过程的算例计算分析,确认了程序进行流动沸腾瞬态模拟的能力。通过对不同固壁加热条件下流动沸腾行为的算例计算,检验了该程序进行流壁耦合行为模拟的功能。程序可进一步向系统分析程序和子通道程序发展。

竖直矩形窄流道内空泡行为对压降的影响特性

陈德奇, 任松, 潘良明, 袁德文, 刘斌

2012, 33(S1): 75-79,84.

摘要(20) PDF(0)

摘要:
对竖直矩形窄流道内的沸腾流动开展可视化实验研究,以探讨空泡行为对压降的影响特性。研究发现:在相同热工参数下,窄流道内的大量汽泡产生(OSV)点会早于常规流道出现。基于实验研究结果建立了计算窄流道内真实干度和空泡份额的关系式。窄流道内的空泡行为对压降有着重要的影响,且汽团形成会很容易造成窄流道的阻塞;然而,流道出口空泡份额的增加并不会导致总压降的单调性增加。

高压及超临界压力下螺旋管内单相水摩擦压降特性实验研究

毛宇飞, 郭烈锦, 白博峰, 甄飞强, 郭萌

2012, 33(S1): 80-84.

摘要(17) PDF(0)

摘要:
在较宽的参数范围内对高压及超临界压力下单相水流经立式螺旋管的摩擦压降特性进行实验研究。研究表明,对于高压工况,在高雷诺数Re条件下的水力粗糙区,管壁粗糙度对摩擦压降的影响要远大于二次流的影响,故单相水在螺旋管内的摩擦压降基本可直接采用直管的相关公式来预测;对于超临界压力工况,在物性变化剧烈的拟临界区内,采用高压工况计算公式所得的摩擦压降预测值要明显偏低于实验值。

圆球及椭球颗粒有序堆积多孔介质内强制对流换热实验研究

杨剑, 闫晓, 曾敏, 王秋旺

2012, 33(S1): 85-89.

摘要(13) PDF(0)

摘要:
采用"瞬态单吹反问题研究方法"实验测定圆球及椭球颗粒有序堆积多孔介质内的流动阻力系数及颗粒与流体之间的表面对流换热系数。详细研究不同颗粒形状及堆积方式下多孔介质内的对流换热规律,结果表明:通过合理选择颗粒形状和堆积方式,多孔介质内的综合换热效率显著提高,传统经验公式对颗粒有序堆积多孔介质内的对流换热不再适用。

倾角变化的窄缝通道内CHF理论模型

张亚培, 田文喜, 秋穗正, 苏光辉, 余红星, 闫晓

2012, 33(S1): 90-94.

摘要(14) PDF(0)

摘要:
对倾角变化的矩形窄缝通道的临界热流密度（CHF）进行分析,基于逆向对流限制（CCFL）机理建立相应的理论分析模型,并将该理论模型的预测结果与已有的实验结果进行对比。结果表明:当矩形窄缝通道尺寸为1 mm和2 mm,且倾角在范围在15°⁹0°时,预测结果与实验值符合得比较好;在倾角小于15°时,理论模型对CHF的预测明显小于实验值;修正的Katto-Kosho关系式可以比较准确地预测倾角小于15°时的CHF值;当通道尺寸为5 mm和10 mm时,预测值比实验值大,这表明基于CCFL机理的CHF预测理论模型仅适用于通道尺寸小于等于2 mm的窄缝通道。

局部非热平衡条件下含内热源多孔介质方腔内自然对流数值研究

田林, 黄自鹏, 王刚

2012, 33(S1): 95-99,103.

摘要(14) PDF(0)

摘要:
在流体与固体骨架有效导热系数比一定的条件下,采用局部非热平衡模型与非达西流动模型,研究Ra和Da对含内热源多孔介质的方腔内自然对流流动换热特性的影响。计算结果表明:当Ra取定值,流体平均Nu随Da的增大而增大;当Da取定值,流体平均Nu随Ra的增大而增大。在文中参数的变化范围内,固体相与方腔4个壁面的换热强度相当,且变化较小。方腔左右两壁面流体相换热强度相同,但均弱于上壁面换热强度,下壁面流体相换热强度最低。无量纲容积换热系数较小时,非热平衡效应影响较大。

中国实验快堆全堆芯流量分配计算与试验

刘一哲, 薛秀丽, 许义军, 冯预恒, 侯志峰

2012, 33(S1): 100-103.

摘要(15) PDF(0)

摘要:
针对中国实验快堆(CEFR)堆芯和一回路的设计特点,开发水力特性计算程序DAEMON,完成不同工况下的全堆芯流量分配计算,给出流量分配不均匀性等参数。在反应堆调试阶段,进行全堆芯流量分配试验。结果表明,程序计算值与试验值符合较好。在此基础上,验证了CEFR堆芯的流体力学设计,并为反应堆调试和运行提供了基础数据。

严重事故管理导则中的氢气风险判断及事故模拟分析

垚石雪, 詹经祥, 刘建平

2012, 33(S1): 104-106,110.

摘要(12) PDF(0)

摘要:
建立严重事故管理导则中用于判断氢气燃烧、超压风险以及安全壳降压时氢气风险的判断工具。用一体化事故分析程序对全厂断电事故进行模拟计算,用该氢气风险判断工具对不同事故阶段的氢气风险进行分析。结果表明:在全厂断电始发的严重事故下,没有氢气复合器且没有安全壳喷淋时,安全壳大气在一段时间内会被水蒸气惰化,不会发生燃烧,但如果应急电源恢复,重新启动安全壳喷淋时,有可能引起氢气燃烧甚至造成安全壳超压;在增加氢气复合器后,没有造成安全壳超压的风险,并且判断结果是保守的。

管壁减薄对严重事故工况下传热管断裂的影响及缓解措施的有效性

杨英豪, 彭常宏, 张佳佳

2012, 33(S1): 107-110.

摘要(12) PDF(0)

摘要:
严重事故的恶劣条件(反复的冷热交替及一、二回路之间的压差)可能导致蒸汽发生器(SG)传热管发生蠕变断裂。本文基于一级概率安全分析(PSA)的分析结果确定的典型事故序列,计算分析SG传热管壁减薄对严重事故工况下诱发蒸汽发生器传热管断裂(SGTR)的影响,给出严重事故缓解措施,例如一回路降压和给SG补水的有效性计算。

基于CFD方法的自然循环反应堆冷却剂流动特性分析

卢川, 张勇, 鲁剑超, 董化平

2012, 33(S1): 111-114,118.

摘要(17) PDF(0)

摘要:
运用计算流体力学(CFD)方法对自然循环反应堆冷却剂流场进行计算模拟。分析发现,采用剪切应力传输模型(SST)与雷诺应力模型(SSG)进行流场计算,其结果基本一致;CFD流量计算结果与系统程序Relap5流量计算结果基本一致。对反应堆堆芯采用闭式通道和设置提升筒的方案进行论证分析发现,两种方案均对流量分配产生影响,使流量分配特性与堆芯径向功率分布更加接近,从而实现流量分区。

研究堆自然循环阀直径的选择与实验验证

黄洪文, 刘汉刚, 徐显启, 钱达志

2012, 33(S1): 115-118.

摘要(13) PDF(0)

摘要:
为了确定某研究堆自然循环阀门直径,利用RETRAN-02分析模型,从自然循环阀(NCV)误打开和停堆后自然循环建立过程的角度,分析研究堆自然循环阀直径分别为150、200、250和300 mm时通过的流量、堆芯热通道的流量、燃料元件热点温度和最小偏离泡核沸腾比(MDNBR)的差异以及对反应堆安全的影响,最后选定NCV的直径为200 mm。

线功率密度和DNBR保护在田湾核电站的应用

姚进国, 杨晓强, 李载鹏, 李友谊, 杨高升

2012, 33(S1): 119-122.

摘要(16) PDF(0)

摘要:
堆内核测量系统是田湾核电站反应堆监测、控制和诊断系统的重要组成部分,在机组正常运行和瞬态工况下实时计算和监测反应堆参数。首次在田湾核电站将燃料棒线功率密度和偏离泡核沸腾比(DNBR)信号作为对反应堆的在线保护信号,达到了反应堆安全和经济运行的目的。

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2012年第33卷第S1期

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