加热管内高速气体温度及速度分布特性实验研究

管内流动换热关系式受加热管进出口工质参数影响大,掌握高速可压缩气体在管端部的温度、压力及速度分布规律,对于流动换热模型研究具有指导意义。文章以空气为研究对象,开展流动换热特性实验研究,获得了不同加热功率和流量条件下的进出口空气温度、压力和压差等参数。结果表明,工况范围内,定性温度选择壁面平均温度时比选择进出口流体温度高1.05~1.4倍;随着入口速度增大,出口速度呈现出非线性变化的特点;质量流量与速度乘积增大时,加速压降份额也逐渐增大,所占份额可达约40%。因此,空气流动换热关系式计算时需要关注气体定性温度、速度的影响,阻力系数计算时应排除测量中加速压降的影响。实验数据为流动换热关系式的精确计算提供了数据支撑。

空气流动换热数值计算模型适用性分析

为了提高空气流动换热数值计算结果精度,本文针对可压缩空气开展模型、数据处理方法的适用性研究。本文基于开式反应堆内通道,采用计算流体力学方法,在雷诺数1万~40万、温度450~1200 K的范围内,针对可压缩性、定性温度及粘性加热效应等空气流动换热的关键问题,得到不同湍流模型下加热空气管流的平均换热系数;结合经典传热关系式,确定了数据处理方法并讨论了粘性加热效应的影响特点。计算结果表明:Realizable k-ε模型更适宜高温高速可压空气流动;采用进出口平均温度作为定性温度,得到的传热关系式与经典关系式误差在10%以内,满足计算要求;计算中应考虑粘性加热效应,该效应仅会使高雷诺数工况的努塞尔数Nu减小。本文可为精确计算空气流动换热特性提供依据。

400 kW空间堆布雷顿循环系统运行特性分析

针对百千瓦级大功率航天任务需求,基于Simulink平台开展空间核反应堆直接布雷顿循环系统特性分析研究。根据直接布雷顿循环反应堆系统设计方案,通过对系统中各个关键设备的模块化建模,开发反应堆系统一维系统分析程序,实现了反应堆系统稳态及动态响应特性分析。重点分析了稳态特性、阶跃引入反应性、反应堆升功率和持续步进引入反应性等瞬态工况下的动态特性。相关模拟结果能够为未来大功率空间反应堆运行及安全特性分析提供支撑。

堵流工况下氦氙混合气体流动换热特性

为研究堵流工况下氦氙混合比例对堆内通道流动换热特性的影响,本文对单通道在不同阻塞率、不同氦氙混合比例下进行了数值模拟。本文使用商用数值计算软件,建立不同阻塞模型,计算不同氦氙混合比例下通道流动换热特性。结果表明:换热特性方面,通道堵塞会在堵塞区域形成明显涡结构及边界层分离现象,导致壁面局部高温,而阻塞率对通道对流换热系数几乎没有影响;流动特性方面,随着阻塞率增大,压降及摩擦阻力系数呈增大趋势,而随氦氙混合比的增大呈同样变化趋势;综合性能系数随氦氙混合比例呈下降趋势,而随着阻塞率增大综合性能系数值越小,阻塞率越大对通道流动换热特性影响越明显。

空间核反应堆电源研究进展

随着航空航天领域对能源需求的不断扩大,核能的空间应用迎来了新的发展高潮。本文针对空间核反应堆技术的发展现状进行综述,重点关注了空间核反应堆与静态能量转换、动态能量转换技术结合供电的研究进展,总结分析了空间核反应堆电源技术的发展特点,并指出未来发展中需要重点关注的内容,为未来空间核反应堆电源的发展提供指导。