基于创新项目引导的本科生导师专业引领研究

培养创新人才是建设创新型国家所赋予新时期高校的重大使命,本科生导师制是高校提升本科教学质量的重要举措。本科生导师制源于西方,其精英教育的内核要求针对不同的学生因材施教,这一点与创新人才的培养要求十分契合。本研究以创新项目的开展为抓手,以专业引领为核心,明确了导师的指导目标,从而提高导师和学生的积极性,最终实现因材施教、多元发展的创新型人才培养目标。

小型核动力装置抽真空启动过程热力特性及含氧量变化实验研究

在压水堆核动力装置启动阶段采用抽真空的方式对一回路系统进行抽气除氧,可以控制一回路冷却剂含氧量、减缓材料腐蚀并加快启动速度。为研究小型核动力装置一回路系统的抽真空启动特性,设计并搭建了小型核动力装置抽真空启动实验系统,通过实验获得了回路在抽气、注水、建立汽腔及升温升压过程中的温度、压力以及含氧量变化规律。结果表明:对于小型核动力装置,采用抽真空方法可以实现半小时左右完成抽气及注水过程,且回路冷却剂的溶解氧低于0.1×10^(-6)(质量分数);在抽真空过程中达到的真空度越高,启动过程中回路内冷却剂含氧量越低;通过分析启动过程中不同抽真空压力下的回路冷却剂含氧量,发现在水装量较小的核动力装置中,回路中未溶解的氧占有较大比重,需要进一步对氧气溶解的瞬态过程进行分析。

倾斜棒束通道过冷沸腾传热模型研究

过冷沸腾由于相变的存在导致传热大幅增强而广泛应用于多数换热设备中,棒束中过冷沸腾的应用十分广泛。在特定应用条件下,棒束会在倾斜条件下进行工作,因此,倾斜加热棒束壁面过冷流动沸腾传热特性的研究十分重要。本文结合汽泡动力学,根据倾斜工况下汽泡脱离特点,制定了倾斜条件下汽泡脱离准则,并对汽泡进行受力计算,得到了汽泡脱离直径等相关参数。此外,以力平衡模型作为汽泡参数计算基础,考虑倾斜壁面汽泡行为特征——只存在脱离汽泡,建立了倾斜棒束壁面热流分配机理模型,实现了对壁面热流密度的计算。模型计算结果表明,在误差线±20%以内可捕捉81.25%的数据,平均相对误差约为13.07%。

扁管流道流动阻力特性研究

文章以水为工质,对扁管流道的阻力特性进行了实验研究和理论分析,推导出层流区的阻力系数近似解,并拟合了紊流区的经验关系式。结果表明,扁管流道的摩擦阻力系数变化趋势与普通的圆管流道相同,但在数值上明显高于后者,流态转换区域也较圆管滞后。本文推导出的摩擦阻力系数理论计算式和拟合的经验关系式均有较高的计算精度,计算值与实验值间的相对偏差均在4%以内。

微肋管单相对流换热实验研究

以单相水为介质,对3种不同微肋高度的微肋管的换热与阻力特性进行了实验研究。根据工程实际的需要,对微肋管在实验范围内的强化换热效率指标进行评价,确定了微肋管的最佳工作区域。在此基础上,通过实验数据回归得到微肋管换热与阻力的经验关系式。结果表明,微肋管对于紊流区的单相对流换热有很好的强化作用,且换热系数增加幅度高于阻力增加幅度。本文回归得到的经验关系式具有很高的计算精度,且计算值与实验值间偏差很小。

扁管单相对流换热实验研究

本文以单相水为介质,对结构尺寸不同的3种扁管的换热与阻力特性进行了实验研究。并根据工程实际的需要,选用适当的方法对扁管在实验范围内的强化换热效率指标进行评价,确定了扁管的最佳工作区域。结果表明,扁管的管内换热系数明显高于光圆管的,换热系数最高可达光圆管的2.62倍,在换热面积和泵功率相同情况下,扁管最佳工作区域的换热量最高可达光圆管的2.2倍。

斜微肋扁管单相对流换热实验研究

以单相水为介质,对肋高或结构尺寸不同的4种斜微肋扁管的换热与阻力特性进行了实验研究,并根据工程实际需要,选用适当的方法对斜微肋扁管在实验范围内的强化换热效率指标进行评价,确定了斜微肋扁管的最佳工作区域。结果表明:斜微肋扁管的管内换热系数明显高于光管,换热系数最高可达光管的5.9倍,在换热面积和泵功率相同的情况下,斜微肋扁管最佳工作区域的平均换热量均可达光管的3倍以上。

浅析如何以科技创新活动为平台提升大学生学士学位论文质量

在高等教育环节中,毕业论文是人才培养的重要环节,也是衡量大学生学业完成情况的一个重要指标,同时还是检验大学教育教学效果的评价方法,更是学生本专业与市场的连接,在论文的写作过程中,让学生更加明确今后的就业方向。1999年我国制定了科教兴国的战略方针,教育从此被摆在更加重要的位置,高等教育发展速度较快,中国已经逐步走入大众化教育阶段。但是,在高等教育发展过程中,学士学位论文质量仍有待提高,近些年,高校逐渐增设了科技创新活动课程,本文以科创活动为契机,旨在为提高论文质量提出几点可行性建议。

微肋管强化传热及优化设计

采用改进复合形算法,对微肋管进行了优化设计。在给定工况下,以工质流速、元件管径及肋高为优化变量,针对不同的评价准则在可行空间内搜索元件的最佳结构和热工参数组合。此项研究可为换热设备的紧凑化、高效化和低成本化设计提供一定的参考。

扁管传热与阻力特性的实验研究

以水为工质,对3种不同几何尺寸的扁管进行了传热与流阻的实验研究。相同换热条件下3根扁管的传热系数和管内传热系数均高于圆管,管内传热系数最大可提高到圆管的2.43倍。说明扁管具有很好的强化传热效果,但压降也高于圆管。同时对扁管在套管内水平和竖直2种放置方式的换热情况进行了对比,实验结果表明竖直放置的传热效果优于水平放置。

微波浪管传热与阻力特性实验研究

本文以水为工质,对3种不同结构微波浪管内传热与流动特性进行实验研究。在保持热水侧温度和流量不变的情况下,通过改变冷水侧的流量进行不同工况下的实验。结果表明:与直管相比,微波浪管传热性能有大幅提高,在Re<10 000时,3种微波浪管的Nu最大分别增加了111.5%、166.7%和101.4%,摩擦阻力系数f相应增加了95.1%、96.3%和67.5%;在Re>10 000时,3种微波浪管的Nu和f最大分别增加了32.6%、70.6%、61.2%和17.8%、18.1%、12.6%。

低流速时波浪管内流动与传热特性数值分析

利用Fluent软件,对低流速(0.0033 m/s≤u≤0.05 m/s)情况下3种不同结构(曲率半径为32 mm,弯曲角度分别为45°、60°和75°)的波浪管内流动和传热特性进行数值研究。研究表明,弯曲角度对波浪管的流动和传热特性具有很大影响;在相同雷诺数(Re)时,波浪管的努塞尔数(Nu)和摩擦阻力系数(f)均有增加,振幅(A)越大,f增加也越大,振幅波长比(μ)对Nu的增大起着决定性作用;在20≤Re≤300范围内,波浪管的Nu最大可增加166.3%,同时f增长幅度为52.6%。

池式低温供热堆非能动余热排出系统单相自然循环流动与传热实验研究

针对池式低温供热堆低压低温的特点,采用H2TS(hierarchical two-tiered scaling)比例分析方法设计了池式低温供热堆非能动余热排出系统的单相自然循环实验系统,并开展了非能动余热排出系统单相自然循环的流动与传热特性的实验研究。研究结果表明,通过H2TS比例分析方法设计的实验系统能达到设计的排热功率,冷热源之间的温差为54℃,此方法适用于低温差下的单相自然循环系统的设计。系统在启动过程中存在流量振荡,随着系统的运行能逐渐稳定。边界温度主要影响系统的换热功率和达到稳定的时间。对于非能动余热排出系统池水换热器管束的这种既不是定热流也不是定壁温边界,采用对流传热温差作为Gr的参数更为合适。根据实验数据拟合得到适用范围为RaD D/L<2.34×10^(4)的管束外自然对流传热关联式,其误差范围在-17%~15%之内。本研究得到的无量纲相似准则集团和实验研究结果可为工程设计提供依据和数据基础。

含不凝性气体蒸汽凝结换热的壁面过冷度分析

针对核反应堆事故工况下的安全分析,通过含空气蒸汽在竖直圆管外表面的冷凝传热实验,在重点分析壁面过冷度的基础上,研究了空气质量分数、压力以及壁面过冷度同蒸汽冷凝换热的关系.结果表明:实验条件下,壁面过冷度同冷凝传热系数呈指数关系,指数项的值小于-0.39,相对Dehbi结果,其对传热的影响程度较为强烈;壁面过冷度对冷凝传热系数的影响随着压力的降低、空气质量分数的增加以及壁面过冷度的增加而增加,且得到了相应的关系式;基于对壁面过冷度的分析,进一步得到了压力、空气质量分数、壁面过冷度对冷凝传热系数影响的实验关联式.

微肋管单相对流强化换热数值模拟

利用计算流体力学和数值传热学的方法,采用非一致网格,应用Fluent软件对3种型号微肋管管内的单相流动与传热性能进行了三维数值模拟计算和理论分析,研究了管内流体的雷诺数及管子几何尺寸对其流动与传热性能的影响,其计算结果与实验结果基本吻合.结果表明:当10000<Re<120000时,与圆管相比,微肋管的努塞尔数分别达到了光滑圆管的1.88、2.08和2.48倍,而阻力系数为光滑圆管的1.60、1.68和1.72倍.

竖直管束外含空气蒸汽冷凝的实验研究

本文对竖直管束及单管的管外冷凝换热进行了实验研究,分析了管壁面过冷度、混合气体压力和不凝性气体含量对管束外冷凝传热性能的影响,对比了管束与单管的传热特性,给出了管束外冷凝传热系数的计算关联式。研究结果表明,管束的平均冷凝传热系数随过冷度的增大而减小,随混合气体压力的增大而增大,随不凝性气体质量分数的增加而减小。在混合气体高压力、低不凝性气体含量时管束的传热效果明显优于单管。关联式计算值与实验值误差范围小于±10%。

扁管壁面温度分布实验研究

采用实验方法对扁管在套管内水平和竖直两种放置方式的外壁温度分布情况进行研究。实验及分析结果表明,扁管直边平壁中心热电偶测得的外壁温度小于靠近圆弧处热电偶的测量温度,因此,在传热实验中不能采用常规测量圆管壁温的方法测量扁管壁温。

摇摆状态与竖直状态下两相流流型和压差波动的对比研究

对摇摆和竖直非摇摆状态下两相流的流型以及压差波动进行了研究.实验中所用的工质为空气和水,实验段为光滑的有机玻璃管,管长5 m,内径分别为15、25和34.5 mm.通过实验观察和数据分析,发现摇摆和竖直非摇摆状态下的流型特征和压差波动曲线都有明显差别,其中,摇摆状态下弹状流、泡状流和环状流的压差波动曲线有明显的周期性,而搅混流的压差波动周期性不明显.

自然循环闪蒸不稳定诱发的水击现象实验研究

针对开式自然循环闪蒸不稳定诱发的水击现象进行了实验研究。结果表明,在部分闪蒸不稳定工况下,上升段内闪蒸起始点快速周期性地上下移动,导致系统下部水平段内饱和温度周期性变化,进而诱发该处流体周期性快速汽化和冷凝,其中急速冷凝过程导致气相体积急剧收缩和环绕的水体猛烈撞击,进而诱发水击现象。同时通过实验绘制了此类水击现象区域,并分析得到了相应的边界条件。另外分析了加热段出口温度、上升段高度、入口过冷度和加热功率以及不凝气体等因素对水击现象的影响,为开式自然循环系统的设计提供了依据。

开式自然循环系统中间歇喷泉流动的实验研究

为了研究开式自然循环系统中间歇喷泉流动的形成机理和流动特性,采用实验研究和热平衡分析的方法进行了实验研究。结果表明,产生间歇喷泉的主要原因是加热功率与孕育期内自然循环输热能力不匹配,导致加热段出口处出现热力不平衡的局部过热现象,而过冷沸腾汽泡聚集形成的弹状流又为出口引入较强扰动,导致局部过热区域发生闪蒸,进而诱发间歇喷泉。另外实验结果还显示,功率密度、自然循环流速和出口阻力等因素均对间歇喷泉的发生区域具有重要影响。根据间歇喷泉的物理过程,提出新的沸腾延迟时间计算方法来对其振荡周期进行预测,预测效果较好。