气升式环流反应器中的流体动力学研究(Ⅰ)——一维两流体模型

从基本的一维两液体模型出发,全面地考虑了气升式反应器中气体膨胀、气液两相间相互作用和滑移等,建立了反应器的一维模型。通过数值方法求解整个反应器的流体力学方程组。解的结果包括气含率、气体和液体速度等,作者将模型计算结果与大量的实验数据进行了比较,两者相符较好。

反应堆一维两流体模型二阶精度数值解法研究

探索一维两流体模型的二阶精度算法,并将其用于一阶精度程序TFIT,开发出二阶精度程序,采用flux limiter计算对流项,并采用表面张力加强数值解法的稳定性。通过对经典的不连续两流体冲击问题——water faucet问题进行模拟,得到冲击波在管内的前行过程,将二阶与一阶程序和精确解进行对比,结果表明:二阶精度的程序精度明显提高,其稳定性与一阶精度的程序保持一致,并能更好地捕捉管内冲击波。

相界面浓度输运方程在一维两流体模型中的应用研究

为解决一维两流体模型核电厂系统分析程序中使用流型图所带来的缺陷,提高系统分析程序计算的准确性,探索在一维两流体模型中应用相界面浓度输运方程(IATE)对两相流动进行预测。采用FORTRAN语言开发耦合了IATE的一维两流体模型求解器(Solver-IATE),并对其进行验证。基于Solver-IATE对小直径绝热圆管内向上泡状流进行了数值模拟,并与采用流型图的计算结果进行了对比。研究结果表明:采用IATE计算的相界面浓度结果比采用流型图的计算结果更接近实验值。因此,在一维两流体模型中使用IATE可以提高其计算相界面浓度的准确性,进而提高一维两流体模型核电厂系统分析程序计算两相间相互作用项的准确性,能更准确预测反应堆的瞬态响应特性。

气升式环流反应器中的流体动力学研究(Ⅱ)——实验及模型结果分析

建立了一直径为0.186m、高3m的内环流气升式反应器。通过电化学方法测得了反应器中的气含率和速度。本文以文(Ⅰ)所得气升式环流反应器的一维两流体模型为基础,推导出了反应器的能量方程。分析了反应中的功耗分配规律,并以此对反应器中的流动规律作了较合理的解释。本文还从理论和实验上较全面地讨论了反应器操作参数和结构参数对气含率和循环液速等的影响。