汽泡边界层模型在矩形管道下的适用性分析

过冷流动沸腾中的流动和传热特性对反应堆的安全运行和经济性都具有重要意义。汽泡边界层模型是预测流动沸腾的一种新理论模型,它将流场沿径向划分为主流和汽泡边界层两个区域,能同时获得两个区域多个两相参数的变化规律,为空泡份额的预测提供了一种新的方法。然而,过冷沸腾段汽泡边界层模型目前仅在常规圆管中开展了验证,当管道类型和尺寸发生变化后,模型的准确度还有待进一步分析。基于此,本文将汽泡边界层模型进一步推广到长宽比较大的矩形管道中。为验证模型的准确性,将模型获得的空泡份额与现有实验数据进行对比,并同时与现有空泡份额预测模型进行了对比。结果显示,汽泡边界层模型不仅较现有模型的准确度更高,还能同时应用于矩形常规管道和窄缝通道,受管道结构和尺寸的影响较小。模型还描述了矩形窄缝通道内空泡份额、压力、流速、温度、滑速比等的变化情况,这些结果能为反应堆矩形燃料元件内的热工物理耦合分析提供基础数据。

二维喷射液滴在重力场中的运动模型研究

准确高效的气液两相流模拟对于核蒸汽发生器的设计具有重要意义。欧拉-拉格朗日方法虽然可以准确模拟粒子运动,但其计算复杂度随着粒子数量的增加而显著增加,难以实际应用。因此,本文在对汽水分离装置中液滴运动物理机理解释的基础上,结合单液滴欧拉网格逼近模型,得到了大尺寸喷射液滴的欧拉网格模型,给出了欧拉网格逼近模型对较大尺寸喷射液滴的物理机理解释和数学表达,将欧拉网格逼近方法应用于实际AP1000重力分离空间中大液滴的计算,分析了3种尺寸喷射液滴在重力分离空间中的行为,为汽水分离等装置中的大液滴分析提供有效的计算分析工具。

控制棒水压驱动机构水压缸碳化钨涂层工艺优化研究

针对核反应堆控制棒水压驱动机构关键部件水压缸摩擦副碳化钨(WC)涂层存在的“龟裂纹”问题,开展WC涂层的磨削工艺优化、去应力处理研究,并对优化后工艺制备的WC涂层的基本性能和摩擦磨损性能以及水压缸冷态性能进行试验。结果表明,改进后的WC涂层制备工艺解决了“龟裂纹”问题,采用该工艺加工的水压缸涂层的基本性能和摩擦磨损性能、水压缸冷态运动阻力及泄漏率等性能满足控制棒水压驱动机构的使用要求。研究结果为控制棒水压驱动机构的整体性能研究,以及控制棒水压驱动技术的进一步发展和工程化奠定了基础。

控制棒水压驱动机构水压缸摩擦副涂层优选研究

根据控制棒水压驱动机构的使用要求,针对水压缸外套缸碳化钨(WC)涂层采用含钴元素(Co)材料作为粘合剂导致的放射性问题,基于与活塞环摩擦副匹配的摩擦磨损试验,开展了水压缸摩擦副涂层优选研究,提出了碳化铬(Cr_(3)C_(2))涂层方案,并对Cr_(3)C_(2)涂层性能、水压缸冷态性能进行了试验。结果表明:Cr_(3)C_(2)涂层摩擦系数更低,摩擦磨损性能优于原WC涂层,涂层性能、水压缸冷态运动阻力及泄漏率等性能与原WC涂层相当,满足控制棒水压驱动机构的使用要求;且Cr_(3)C_(2)涂层不含Co元素,解决了原WC涂层含Co导致的放射性处理问题。另一方面,Cr_(3)C_(2)涂层无需沉积TiN膜,简化了水压缸外套缸的摩擦副表面处理工艺。研究结果为控制棒水压驱动机构的整体性能研究以及控制棒水压驱动技术的进一步升级提供了技术储备。

螺旋管管束流体诱发振动的实验研究

根据200MW高温气冷堆蒸汽发生器的结构参数建立了实验研究模型,并针对相邻两层旋向相同的螺旋管管束,在横向流的冲刷下,对管子的动态响应进行了实验研究。实验结果表明,螺旋管管束的流体诱发振动响应与直管相比存在一定的差别;200MW高温气冷堆蒸汽发生器的设计避免了管束的大振幅振动。

水力驱动控制棒步进动态过程的研究

通过实验获得了水力驱动控制棒步进的动态过程。揭示了水力驱动控制棒的作用机理 ,详细分析了其动态特性与控制棒、组合阀性能参数及组合阀操作之间关系。结果表明 :控制棒的步进是组合阀输出的流量脉冲、压力波 ,和步进缸运动产生的大阻尼压力振荡的共同作用过程 ;步进缸的性能参数限定了其静止平衡状态的流量范围 ,和其步进过程吸收流量脉冲和压力波的能力 ,而组合阀的性能参数决定了步进缸静止平衡、延时平衡、流量脉冲和压力波的量值 ,两者的合理匹配确定了控制棒的步进状态。

水力驱动控制棒静态特性实验研究

对水力驱动控制棒步进缸的静态保持特性进行了大量实验研究。获得了水力步进缸的静态保持流量范围和其随温度的变化规律，分析了静态特性与步进缸设计参数之间的关系。结果表明：步进缸的设计参数 (重量、对孔尺寸 )确定其静态保持流量范围；随温度的升高，最大、最小静态保持流量有所增加；同一温度下不同步位上的静态保持流量范围趋于一致。

卡林那循环的热力学分析

简要介绍一种以氨/水混合物为工质的新型动力循环——卡林那循环的工作原理及其节能的热力学分析。应用氨/水混合物相平衡和热力性质计算方法,对一级蒸馏卡林那循环进行详细分析。经比较,表明本文计算结果较卡林那本人的计算结果更准确。本文对一级蒸馏卡林那循环的工作成分氨的浓度x进行了优化。对于200℃以下热源,计算得到卡林那循环工作成分氨的最佳浓度x在0.41～0.43范围内。

螺旋管束流体弹性不稳定

螺旋管式蒸汽发生器由于其结构、换热性能等方面的优点在快堆和高温气冷堆中被广泛采用。本文在螺旋管束流动诱发振动实验研究的基础上，根据所获得的螺旋管束在横向气流冲刷下的实验数据，和美国阿贡实验室Ｓ．Ｓ．Ｃｈｅｎ在横向水流冲刷下的实验数据，建立了螺旋管束流体弹性不稳定的半经验模型和可供实际应用的设计准则。

槽孔式水力驱动控制棒槽孔阻力系数实验研究

对槽孔式水力驱动控制棒槽对孔阻力系数进行了大量实验研究,获得了槽孔式水力驱动控制棒槽对孔阻力系数和其随槽对孔位移的变化规律,分析了槽对孔阻力系数与控制棒槽对孔结构参数之间的关系。结果表明:随槽对孔位移的增加,槽对孔阻力系数从某一较大的定值迅速降低到某一较小的定值,然后再迅速返回到初始的定值,形成一个对称的宽幅波谷;槽高使阻力系数曲线波谷幅宽发生变化,也使完全不重合段的阻力系数发生变化;随内套孔径的增大,阻力系数有所降低,其对阻力系数的影响也进一步减弱。孔径增大到一定程度,阻力系数基本不受孔径参数的影响。

低温供热堆推荐动力循环

分析了低温供热堆热电联供所提供的热源和冷源的特点，根据５ＭＷ、２００ＭＷ、５００ＭＷ低温供热堆的设计工况，针对氨水朗肯循环、水蒸汽朗肯循环、水蒸汽扩容循环、卡林那循环和氦气循环等动力循环方式，进行了详细计算、分析、比较。结果表明，氨水朗肯循环具有相对较高的发电效率，是一种很有潜力的低温动力循环；水蒸汽朗肯循环对于堆芯进、出口温度差较小的堆型具有明显的优势；而水蒸汽扩容循环却是堆芯进、出口温度差较大堆型的首选循环。

氨水混合物的相平衡和热力性质计算

Reynolds W.所推荐的纯水和纯氨的状态方程和比热容方程可获得高精度的纯水和纯氨热力性质的计算值。应用溶液理论获得了具有较高精度的、适用于动力循环分析的氨水混合物热力性质的计算方法。其中液相热力性质的计算精度比Sayed和Tribus的高10倍以上。

研究堆跟随燃料组件抗落棒冲击寿命考验研究

在跟随燃料组件抗落棒冲击荷载研究的基础上,对跟随燃料组件抗落棒冲击进行了寿命考验研究,其内容包括跟随燃料组件抗落棒冲击寿命考验前的完整性检查,300次抗落棒冲击寿命考验,以及寿命考验后的完整性检查。研究结果表明:控制棒可移动线圈驱动线上的跟随燃料组件设计和结构合理,使用寿命能够满足设计要求;跟随燃料组件在设计寿期内不影响整个驱动线的性能,其可靠性良好。

水力驱动控制棒静态特性理论分析

对水力驱动控制棒步进缸的静态保持特性进行了理论分析。揭示了水力步进缸的静态保持流量范围和其随温度的变化规律 ,分析了静态特性与步进缸设计参数之间关系。结果表明 :步进缸的设计参数 ,重量、对孔、迷宫、放气孔尺寸等 ,确定了其静态保持流量范围 ;水密度随温度的变化 ,决定了最大。

离散液滴运动模型研究

汽水分离器和安全壳喷淋系统是核电厂安全可靠运行的关键设备和设施,其运行过程涉及液滴在流场中的运动、碰撞和相变等物理现象。本文采用欧拉-拉格朗日耦合方法首先建立了离散液滴运动模型,包括单/多液滴运动模型、液滴碰撞、流场耦合、液滴相变、液滴产生和液滴消亡等单立模型,及相应的边界条件和空间条件,来描述多液滴在流场中的运动行为;其次给出了离散液滴运动模型的应用实例,来描述自然界蒸发、冷凝和喷雾等物理现象中的离散液滴运动行为;最后指出了现阶段离散液滴运动模型和算法存在的问题,希望感兴趣的学者在离散液滴运动模型研究方面进一步完善和推动其发展。

低温供热堆热循环方式分析

详细分析讨论了低温供热堆的热循环方式，列举了几种适合低温供热堆热电联供热源和冷源特点的动力循环方式。根据５ＭＷ、２００ＭＷ、５００ＭＷ低温供热堆热电联供热源和冷源特点，对各循环方式作了详细计算、分析、比较。结果表明，不同堆参数所提供的热源，要求不同的循环方式与之相适应。

水压缸活塞环密封流动阻力研究

根据控制棒水压驱动机构水压缸活塞环密封结构的特点,分析了水压缸活塞环的泄漏途径,建立了活塞环密封泄漏流阻的理论计算模型,并结合水压缸活塞环密封处的压差计算模型,推导出水压缸密封结构的流阻计算公式。利用控制棒水压驱动机构单缸性能实验的结果,拟合求得了流阻公式中的系数,并将公式计算流阻与实验结果进行了对比。结果表明:在实验工况下,二者吻合得很好。研究结果为控制棒水压驱动机构水压缸活塞环密封结构的设计和分析提供了理论基础。

池式反应堆堆内流场数值模拟

以板型燃料组件池式反应堆为研究对象,采用计算流体动力学程序CFX5对堆内流场进行了数值模拟,结果表明:流过堆芯燃料组件的流速较大,在燃料组件出口位置流速达到最大值;无论是否带有围桶,堆内压降均主要集中在堆芯燃料组件上,入口流量增大,堆芯燃料组件上的压降随之增加;堆芯上部腔室和下部腔室的压力变化很小;在相同的入口流量下,带与不带围桶的堆芯进出口差压非常接近。

直动电磁阀设计参数敏感性分析

运用ANSYS电磁场分析软件和正交实验设计方法,对直动电磁阀的参数进行了敏感性分析,并进行了部分实验验证。结果表明:输入直动电磁阀的电流取值对电磁力大小影响最大;通过对正交表中的数据分析,得到了直动电磁阀的优化设计参数。

控制棒水压驱动机构水压缸步降过程运动阻力研究

水压缸是控制棒水压驱动机构的主要部件,水压缸的动作包括步升过程和步降过程,水压缸步降运动阻力是水压缸结构设计和步降运动分析的关键参数。对水压缸步降过程进行了理论分析,建立了步降过程动态理论模型。在此基础上,结合控制棒水压驱动机构单缸性能实验结果,得到了水压缸步降速度和步降加速度,进而推导出两种水压缸运动阻力模型。对两种阻力模型及其计算结果进行了对比,结果表明,在实验工况下,模型计算所得步降动态位移曲线与实验曲线符合较好。同时,基于步降加速度的阻力模型中运动阻力是缸内套步降速度以及缸内压力的函数,函数中系数项与配重关系明显,更加适合于工程计算和推广。