轻水堆两相流机理研究的若干关键问题、现状与发展前沿

两相流是轻水堆热工水力的重要研究主题。正常工况和事故工况下的两相流流动和传热特性关乎核反应堆系统的安全性和经济性。在流动过程中相界面结构不断发生演化,同时两相之间存在着复杂的动量和质量、能量传递,这使得两相流动成为最复杂的流动现象之一。本文回顾了反应堆两相流的发展历程,重申了领域内的若干关键问题,总结各个问题的研究现状,并展望领域研究前景、提出学科发展建议。

2×2棒束通道内流动沸腾空泡份额分布实验研究

电导探针方法是一种获取两相界面参数的重要手段。通过单探头电导探针测量并分析了2×2棒束通道内流动沸腾空泡份额的径向分布,结果表明,在当前实验工况下,从汽泡信号的波动特性来看,通道中心处的汽泡信号主体波动幅度较小,棒间隙处的汽泡信号主体波动幅度较大;空泡份额径向分布均呈现出中心峰的分布特性,中心峰呈现出下凹的现象,这是由于中心处的汽泡相对于壁面处的汽泡吸收的热量更小而发生冷凝。

基于加热壁面能量平衡的窄矩形通道内CHF机理模型

窄矩形通道因具有结构紧凑、换热面积大等优点而被广泛应用于各个领域。通过完善窄矩形通道中临界热流密度(CHF)的预测方法,建立CHF机理模型,可以提高反应堆的安全性和经济性。本文对窄矩形通道内竖直向上流动CHF进行了可视化实验研究,在此基础上开发了一种基于加热壁面能量平衡的CHF机理模型,并提供一组本构关系用于封闭所开发的新模型,同时使用实验数据对新模型进行对比评价,对比结果发现,新模型在窄矩形通道中模拟结果良好,偏差基本都在±20%之间。

基于汽泡动力学特性的窄矩形通道内的CHF机理模型

窄矩形通道因具有结构紧凑,换热面积大等优点而被广泛应用于各大热流领域。通过完善窄矩形通道中临界热流密度的预测方法,建立临界热流密度(Critical Heat Flux,CHF)机理模型,可以提高反应堆安全性和经济性。本文对窄矩形通道内竖直向上流动CHF进行了实验研究,并结合相关实验研究发现,对窄矩形通道中存在的两种典型的汽泡(滑移型汽泡和浮升型汽泡)进行分析验证。在此基础上,开发了一种基于窄矩形通道汽泡动力学特性的CHF机理模型,并提供一组本构关系用于封闭所开发的模型,同时使用实验数据对提出的模型进行评价,对比结果发现,新模型在窄矩形通道中预测结果良好,误差小于±30%。