基于计算流体动力学的矩形通道内气泡运动机理研究

宫大鑫; 黄善仿; 王侃; 王扶月; 周铃岚

doi:10.13832/j.jnpe.2014.03.0111

基于计算流体动力学的矩形通道内气泡运动机理研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2014.03.0111

1. 清华大学工程物理系, 北京 100084;
2. 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室, 成都, 610041

基金项目:

国家自然科学基金(51006068)

核反应堆系统设计重点实验室自然循环系统两相流体动力学机理研究

详细信息

作者简介:
宫大鑫（1990—），男，硕士研究生。2013年毕业于清华大学工程物理系，获学士学位。现就读于清华大学工程物理系核能所，从事反应堆热工水力研究工作。黄善仿（1978—），男，讲师。2008年毕业于西安交通大学热能工程专业，获博士学位。现从事核反应堆热工水力方面的研究工作。王侃（1965—），男，教授。1993年毕业于西安交通大学能源与动力工程系反应堆工程与安全专业，获博士学位。现从事核反应堆物理数值计算、多物理耦合以及先进和新概念核能系统的研究和教学工作。

中图分类号: TL33
计量
- 文章访问数: 12
- HTML全文浏览量: 4
- PDF下载量: 0
- 被引次数: 0
出版历程
- 收稿日期: 2014-02-20
- 修回日期: 2014-03-21
- 网络出版日期: 2025-02-15

Mechanism Study on Bubble Dynamics in Rectangular Pipes Based on CFD Method

1. Department of Engineering Physics, Tsinghua University, Beijing, 100084, China;
2. Science and Technology on Reactor System Design Technology Laboratory, Nuclear Power Institute of China, Chengdu, 610041, China

摘要

摘要: 基于计算流体动力学(CFD)方法,利用体积流(VOF)模型对矩形流道内单气泡及双气泡运动进行了数值模拟,并分析了其运动规律。模拟结果与前人实验观测结果相符。单气泡上升过程中经历加速上升和摆动上升两个阶段,其稳定速度与Eo数相关,摇摆阶段的气泡轨迹类似于周期性的正弦曲线。上下分布的气泡会发生聚并现象,水平对称分布的气泡上升过程中会出现规律的分离、靠近现象。研究表明:该方法能够准确地模拟气泡的运动,获得气泡运动的机理,可以作为进一步研究自然循环中不同浮升力下气泡分布机理研究的基础。
- 核安全 /
- 数值模拟 /
- 气泡动力学 /
- 浮升力 /
- 自然循环
Abstract: Numerical simulation on the movement of a single bubble as well as double bubbles was conducted with the VOF model based on computed fluid dynamics（CFD）. The simulation results agree well with the experimental observations. For a single bubble, the rising process includes accelerating vertically and swinging up. At the later stage, the trajectory is sinusoidal. The bubble’s stable velocity is determined by Eo number. For the two bubbles, coalescence may occur with an up-and-down structure. On the other hand, with a horizontal distribution, the two bubbles will separate and draw near regularly. The latter two decide the radial distribution of bubbles. From the results, the CFD method can well simulate the movement of bubbles, which is the basis of further study on bubble distribution with different buoyancies in natural circulation.
- Nuclear safety /
- Numerical simulation /
- Bubble dynamics /
- Buoyancy /
- Natural circulation