快堆蒸汽发生器小泄漏下三维流场数值模拟

为了计算快堆蒸汽发生器小泄漏后钠水反应产物的传输扩散，对快堆壳管式蒸汽发生器内稳态钠流场进行了三维数值模拟，建立了蒸汽发生器内钠流场三维数值模型。管束对钠流的影响用分布阻力、体积多孔率、面渗透率来模拟，并根据横掠管束与纵掠管束的压力阻力关系式来关联管束的分布阻力。采用 kε湍流模型，壳和支撑板壁面采用壁面函数法来处理。模型计算压降与实验数据比较，二者吻合较好。

快堆蒸汽发生器小泄漏钠水反应产物传输扩散三维数值模拟

为了研究快堆蒸汽发生器热力参数对其水 /水蒸汽泄漏探测系统响应的影响，本文建立了钠水反应产物在蒸汽发生器内的传输扩散模型。该模型根据钠水反应机理，首次提出氢气线密度概念，建立了氢气线密度控制微分方程，以及氢氧根离子传输扩散方程；最后建立了氢离子的三维传输扩散方程。通过泄漏探测系统——氢计对模型计算的蒸汽发生器钠出口氢浓度的响应与实际注水实验氢计的响应比较，结果表明，该模型可以较准确地预测蒸汽发生器水 /水蒸汽泄漏后钠水反应产物的传输扩散过程。

采用无网格移动粒子法数值模拟闪蒸射流

采用具有良好捕捉流体界面特性的无网格移动粒子法(MPS粒子法)对闪蒸射流过程进行二维直接数值模拟。该数值方法采用完全的拉格朗日描述定义流体运动,流体离散为可移动的粒子,流体控制微分方程转化为粒子间的相互作用。直接数值模拟结果与相关实验结果一致:发生于界面的闪蒸将射流剥落为锥状,射流长度随压力衰减比的增加而变短。

液态钠-氢系统化学热力学平衡分析

从化学热力学平衡的角度出发,分析了液态钠自由面上氢分压与钠中氢浓度的关系,导出Sieverts常数与温度的定量关系,并以此分析文献中给出的Sieverts常数。同时推导出氢在钠中溶解度对温度的依赖关系。

快堆蒸汽发生器热力参数对泄漏探测系统响应特性的影响

研究建立了水泄漏引起的钠水反应产物在快堆蒸汽发生器和取样支路传输扩散的一维数学模型 ,分析了蒸汽发生器流量、钠温度和取样支路流量对泄漏探测系统响应特性的影响。模型计算和实验结果表明 :蒸汽发生器流量的增加将缩短系统的响应时间 ,但却降低了蒸汽发生器钠出口处的氢离子浓度 ,使系统探测水泄漏的灵敏度降低 ;蒸汽发生器钠温度对系统的响应时间影响不大 ,钠温升高 ,OH- 离子的离解速率加快 ,探测系统的灵敏度提高 ;

变温热源制冷系统有限时间热力学分析

一、前言 有限时间热力学研究大都假定热源热容为无限大。也有学者研究有限热容热源和外部加热的影响。但关于实际制冷循环的研究还不多,文[3]和[4]从不同角度导出了基本优化公式,如最佳制冷系数与制冷率间的关系。 作者提出性能面积比ε/A为目标函数,并探讨该参数对实际制冷系统设计的指导意义。

下降液膜的阴影成像法研究以及数值图像处理

下降液膜广泛运用于先进压水堆核电站的安全系统(如AP 1000)和核能海水淡化系统。本文通过阴影成像法技术对下降液膜流动不稳定性进行了实验研究,获得了宽广的下降倾角范围内(β=0°～90°)的液膜扰动波的阴影图片,揭示了重力对于液膜扰动波发展演变的重要影响。运用数值图像处理方法研究了下降液膜扰动波的特性,定量分析了液膜扰动波的发展变化,进一步证明了重力对于扰动波发展演变的重要影响,得到了下降液膜扰动波的4个特征区域,绘制了区域随雷诺数和沿程距离的演化图,揭示了雷诺数对于扰动波区域分布的影响。最后通过频谱分析得到了液膜扰动波的扰动频率,获得了与实验一致的结果。

建筑物火灾的计算机区域模型

本研究运用区域方法模拟了建筑物火灾的发展过程,采用理论分析和经验公式相结合的方法,开发了火灾工程系统软件,分析求解了防火工程中的参数,该模型可为建筑物防火工程设计提供咨询、评估。

Rayleigh-Taylor不稳定性的MPS数值模拟

移动粒子半隐式法(MPS法)是一种适用于不可压缩流体流动计算的无网格粒子法,它采用完全的拉格朗日描述定义流体的运动,将流体离散为可移动的粒子,流体控制微分方程转化为粒子间的相互作用。本文采用MPS法对Rayleigh-Taylor不稳定性进行了二维数值模拟。结果表明,在不稳定性发展的前期阶段,当扰动振幅远远小于扰动波长时,流体界面的小扰动具有指数增长形式,与经典的线性理论分析结果一致。非线性发展阶段,所得到的气泡和尖钉的部分特征与实验结果相吻合。

下降液膜孤波分析

文章以Ooshida Takeshi液膜厚度规范化公式为基础,用Auto2000连续与分叉软件研究中等雷诺数下的下降液膜表面单峰和双峰两种类型孤波波形。计算给出了孤波波速与雷诺数之间的关系曲线,该曲线与文献中的理论和实验结果相吻合。计算结果表明,这两种类型孤波的波幅均随着雷诺数的增加而增加,随着韦伯数的减少而增加。

建筑装饰材料的防火分级与评估原理

随着建材工业的发展，新型复合材料日益增多，而如何科学地确定复合材料的燃烧性能等级，已成为十分需要解决的问题。本文作为该论题的第一部分工作，首先从理论上阐述了分级的依据及今后工作的方向。

建筑装饰材料的防火分级与评估原理

随着建材工业的发展,新型复合材料日益增多,如何科学地确定复合材料的燃烧性能等级,是应予解决的问题。本文作为该论题的第一部分工作,首先从理论上阐述了分级的依据及今后工作的方向。

粒子法中压力振荡的机理研究

移动粒子半隐式法(moving particle semi-implicit method,MPS)是一种适用于不可压缩流体的无网格方法,MPS方法常应用于自由表面大变形问题.MPS方法提出至今一直存在着严重的压力振荡问题.本研究针对MPS方法中存在的压力振荡现象,首先将实际的物理问题简化为一维模型,并从粒子之间相互位置关系的角度说明了MPS方法中压力波动产生的原因.在采用MPS方法进行模拟时,加入了粒子碰撞模型,通过对碰撞系数的选择从而控制粒子之间的相互位置关系.并且对经典的溃坝问题进行了模拟,结果表明随着碰撞系数的增加,粒子数密度偏差的波动幅度都会减小,从而压力振荡的幅度得到了有效的抑制.并且对比了两种不同核函数对压力振荡的影响,结果表明:采用高斯核函数时,压力振荡的幅度更小,这是因为采用高斯核函数时,相同的粒子位置波动幅度将会得到较小的粒子数密度偏差的波动.由于在模拟过程中粒子运动的随机性,这将导致粒子数密度偏差产生随机的波动,从而产生压力振荡,因此粒子法中的压力振荡很难彻底消除.

自然循环中冷凝液滴自由表面识别的改进

自然循环过冷沸腾过程是第3代核电站非能动安全性的基础,该过程中冷凝液滴的传热计算对核电站的安全性具有重要意义。本研究采用移动粒子半隐式(MPS)方法对该过程进行模拟。为了对该过程中冷凝液滴传热传质界面的识别进行改进和优化,提出一种基于全局扫描的自由表面识别方案,将该方案以及其他3种典型的自由表面识别方案应用于冷凝液滴撞击液面问题。结果表明:采用粒子数密度法的自由表面识别方案、采用法向量扫描的自由表面识别方案和采用弧度法的自由表面识别方案皆因其方法本身的缺陷而无法精确地对液滴自由表面进行识别;而采用全局扫描的自由表面识别方案,能克服上述方法的缺陷,准确地对自由表面粒子进行识别,且其求解得到的压力场与物理实际最为接近。这种新型的基于全局扫描的自由表面识别方案为今后计算冷凝液滴交界面处传热传质问题打下了良好的基础。

等热流密度加热垂直下降液膜的研究

利用等热流密度加热条件下降膜流动的三维模型方程进行线性稳定性分析和数值模拟。线性稳定性分析表明,模型方程在小到中等Reynolds数下都适用,并且流向不稳定性增长率随着Reynolds数和Marangoni数增加而增加,展向不稳定性增长率则随着Marangoni数增加而增加,随着Reynolds数增加而减小,流向和展向对扰动波数都存在一个不稳定区间。三维数值模拟表明,在等热流密度加热条件下,液膜在随机扰动的情况下最终会形成带孤立波的三维溪流状结构,液膜与气体的换热也因溪流状结构的出现而加强;在随机扰动的基础上引入占优势地位的展向最不稳定扰动会使得换热增强,液膜会提前破裂;在随机扰动的基础上引入占优势地位的流向最不稳定扰动时,液膜的换热会增强,但不会提前破裂;在随机扰动的基础上同时引入占优势地位的流向和展向最不稳定扰动时,换热会加强且液膜会提前破裂。

C形换热器一二次侧流动传热耦合特性数值模拟研究

C形换热器是第三代反应堆非能动余热排出系统中的主要设备。为研究其一、二次侧流动传热耦合特性,本文建立了C形换热器全尺寸物理模型,进行了不同结构参数和热工条件下的数值模拟研究,获得了一次侧流场的温度、速度、压力分布以及传热管间的流量分配变化规律,分析了进口流量、进口温度、进口位置等对流量分配和流动阻力分布的影响,以及浮升力和惯性力对流量分配的影响机理。结果表明,流量分配不均主要由热虹吸现象导致,且进口管道位置对于流量不均匀性的改善不明显。

粒子法中自由表面粒子识别

针对移动粒子半隐式法MPS(Moving Particle Semi-implicit Method)基于粒子数密度来判断自由表面会出现将内部粒子误判为自由表面粒子的问题,提出了一种结合几何法和体积法的自由表面粒子判定方法。通过对溃坝问题进行数值模拟,结果表明,全新的自由表面粒子判定方法对流体平稳运动以及剧烈运动两种工况,都能准确地判断出自由表面粒子,解决了基于粒子数密度判断方法因粒子分布稀疏产生误判的问题。这种全新的自由表面粒子判定方法对今后采用MPS方法计算两相流问题时,两种介质在界面处的传热传质计算有重要意义。

粒子法中压力振荡问题的研究

传统移动粒子半隐式法MPS(Moving Particle Semi-implicit Method)中一直存在压力振荡问题,针对此问题对MPS方法进行改进。改进的MPS方法,采用一种新型抑制压力振荡的压力泊松方程离散格式;在核函数的选择方面,采用能够增加计算稳定性的二次样条核函数;并且针对MPS方法中粒子插值不完整问题,对粒子插值不完整性进行了修正。应用改进的MPS方法对溃坝问题进行数值模拟验证。结果表明,应用改进的MPS方法能够得到更为光滑的压力场空间分布。对模拟过程中的检测点压力进行采集,并且与实验值进行对比分析,发现改进的MPS方法能够有效地抑制模拟过程中的压力振荡,而且与实验值接近。同时应用改进的MPS方法对静水问题进行验证模拟,发现改进的MPS方法能够有效地抑制模拟过程中的压力振荡,而且监测点的压力与理论解接近。改进的MPS方法对今后应用MPS方法模拟实际工程问题,并且获得准确稳定的压力值有着重要的意义。

用无网格粒子法直接模拟多相多组分界面流

模拟了以下两个多相多组分含复杂界面变形的流动:在脉冲加速下的液滴破裂和突然减压下的闪蒸射流。采用了移动粒子半隐式法(MPS)直接数值模拟方法。MPS法是一种适用于不可压缩流体流动计算的无网格粒子法。结果表明液滴破裂的临界Weber数等于13,该值与Pilch和Erdman的实验值相吻合。对于闪蒸射流,射流由于表面闪蒸被剥离为锥状,且射流长度随着压力衰减比的增加而减少。这些特征与实验观察是一致的。这两种模拟的结果表明了MPS法在处理复杂界面流动计算中的优势以及其鲁棒性。这些结果对反应堆事故分析有意义。

二维数值模拟蒸汽膜覆盖的液滴水力学特性

采用移动粒子半隐式法(moving particle semi-implicit method, 简称 MPS法)直接数值模拟了蒸汽膜覆盖的液滴破裂, 求解了关于液滴、蒸汽和环境液体的二维 Navier-Stokes 方程. 计算结果表明蒸汽膜的存在抑制了液滴破裂, 液滴破裂的临界 Weber 数随蒸汽膜厚度增加而增加. 液滴破裂过程可分为两个阶段, 液滴变形与破裂主要发生于后一个阶段. 同时计算结果揭示, 除了液滴与蒸汽界面处的 Rayleigh-Taylor 不稳定性较强外, 蒸汽膜覆盖的液滴破裂机理与无蒸汽膜覆盖的液滴破裂机理是一致的. 数值模拟结果的部分特征得到了相关实验的验证.