低参数条件下并联多通道间汽-水两相流密度波不稳定性分析

建立了适用于并联任意多通道间汽液两相流密度波不稳定性分析的时域法计算模型,将并联通道内流动区域划分为一系列网格,建立质量、动量、能量守恒离散方程,考虑沿程两相工质物性变化。参考深度调峰低负荷条件下锅炉水冷壁相关参数,对低压力(p=8~10 MPa)、低质量流速(G=300~500 kg/(m^(2)·s))下并联多通道间密度波脉动特性开展计算分析。采用先增大后减小的线性分布规律近似模拟水冷壁管道壁面的轴向热流密度分布。结果表明:随着系统压力、入口工质质量流量的降低,系统稳定性逐渐降低;随着轴向热流密度分布不均匀度的增大,系统密度波脉动趋于发散,系统临界热负荷逐渐降低,系统趋于不稳定;系统临界热负荷随轴向热流密度分布不均匀度的变化趋势是非线性的。

低压两相自然循环密度波不稳定性的研究

1引言自从美国三哩岛事故和（前）苏联切尔诺贝利事故以来，科学家们努力改进反应堆的安全性。新一代轻水堆引人了固有安全的概念，其中的一个新概念就是使用自然循环来带走堆芯的热量［‘］。自然循环是依靠系统冷热流体间的密度差所形成的浮升力来驱动流体克服流动阻力?..

两相自然循环密度波不稳定性的实验研究

在自然循环水回路上进行了两相流密度波不稳定性的实验研究，得到了不同工况下的实时脉动曲线。分析了系统压力、质量流密度、进口欠热度对系统稳定边界的影响。得出了用无量纲量相变数Ｎｐｃｈ、欠热度数Ｎｓｕｂ、弗劳德数Ｆｒ表示的系统稳定边界图及稳定性判别准则式。

二维浅水波方程的数值激波不稳定性

研究二维浅水波方程的数值激波不稳定性问题.线性稳定性分析和数值实验表明,格式的临界稳定性与数值激波的不稳定现象有重要的联系.基于扰动量的增长矩阵分析,本文将高分辨率的数值格式和HLL格式进行特定的加权,设计一类新的混合型数值格式.其中可以调节非线性波速的HLLC与HLL的混合格式,数值试验展示了消除浅水波方程激波不稳定现象的有效性和鲁棒性.

小波检测汽液两相流动密度波不稳定性的分行特征

结合小波变换和分解良好的时频局部化特性与分形理论,从非线性复杂系统出发,通过未经简化和抽象的研究对象去认识其内在规律性的非线性特性,对汽液两相流动密度波不稳定性同时进行时频分析和非线性分析,并检测脉动参数的分行特征。

中压受热通道密度波不稳定性研究

采用RELAP5/Mod3.4软件对某一中压受热通道进行密度波不稳定性分析,探讨了节点个数对流动不稳定性的影响,分析了入口单相水的质量流量、入口长度和上升长度、入口和出口局部阻力系数、入口过冷度对受热通道密度波不稳定性的影响,并通过引入过冷数和相变数得到了受热通道的稳定边界.结果表明:在使用RELAP5程序进行不稳定性分析前,有必要进行节点划分敏感性分析;当增大受热通道入口单相水质量流量或增大入口局部阻力系数时,受热通道的流动稳定性增强;当增大受热通道入口长度或上升长度和出口局部阻力系数时,受热通道的流动稳定性降低;过冷数和相变数可用于描述受热通道稳定性边界.

并联双通道密度波不稳定性实验研究

采用两个相同的加热通道构成试验段,进行并联双通道密度波不稳定性实验研究。主要研究系统压力、质量流速和入口过冷度对流动不稳定性的影响,并给出过冷度-相变数边界。

平行通道密度波不稳定性研究

本文针对套管式直流蒸汽发生器传热管环隙窄缝通道的流动,采用RELAP5程序对强迫循环并联通道的流动不稳定现象进行研究,指出在进口欠热度较低的条件下,并联通道系统会发生两种完全不同的不稳定现象,即同相密度波不稳定性和管间脉动不稳定性。对密度波不稳定性的发生条件进行研究,在较大的参数范围内确定了各系统参数的影响规律,最终得出流动不稳定边界。并对不同流量条件和不同压力条件下的不稳定性区间进行了比较。

等离子体电流片中的低杂漂移波不稳定性

概述了等离子体电流片中低杂漂移波不稳定性的研究进展,包括理论和数值模拟研究成果、空间观测结果以及近期的一些相关实验结果。着重讨论了电流片位形、多离子成分以及引导场等对低杂漂移波不稳定性的影响。

激波不稳定性效应的k-ε可压缩修正湍流模型

针对高速可压缩湍流流动,在已有的压力膨胀项和可压缩耗散率的可压缩性修正湍流模型基础上,引入激波不稳定效应修正,发展了一个新的可压缩性修正k-ε湍流模型.新模型采用抑制湍流动能和耗散率方程中湍流动能产生项的方法模化激波不稳定性效应,压力膨胀项和可压缩耗散率的可压缩性修正采用广泛使用的Sarkar修正模型.新模型物理意义明确,形式简单,可适用于超声速复杂湍流流动.对自由流动中超声速混合层和复杂的超声速横侧射流干扰流场的多个工况进行计算分析以及与实验结果的比较,表明本文发展的k-ε模型能抑制过大的湍流动能增长,预测结果显著优于标准k-ε模型.对超声速混合层流动,新模型准确预测到了混合层增长速率随对流马赫数增加而减小的趋势,与实验结果符合地较好.对复杂横侧射流干扰流场中的分离流动,激波不稳定性修正抑制激波区域过大的湍流动能增长,计算出较宽的激波区域,从而显著改善了对强分离流动的预测结果.流体分离越强,修正模型效果越明显,即使在强分离情况下,新模型的预测结果也与实验结果较好吻合。

一种治愈强激波数值不稳定性的混合方法

HLLC(Harten-Lax-Leer-contact)格式是一种高分辨率格式,能够准确捕捉激波、接触间断和稀疏波.但是使用HLLC格式计算多维问题时,在强激波附近会出现激波不稳定现象.FORCE(first-order centred)格式在强激波附近表现出很好的稳定性,并且其数值耗散比HLL(HartenLax-Leer)格式小.分析了HLLC格式和FORCE格式在特定流动条件下的稳定性,构造了HLLCFORCE混合格式并且进一步结合开关函数来消除HLLC格式的激波不稳定现象.数值试验表明新构造的混合格式不仅能够消除HLLC格式的激波不稳定现象,还最大程度地保留HLLC格式高分辨率的优点.

超临界流体密度波不稳定性的理论分析

超临界水的流动不稳定性是超临界水冷堆热工水力设计的重要准则之一。本文基于亚临界并联通道密度波不稳定性的线性稳定性分析方法,结合超临界流体二级相变的定义方式,提出用于超临界流体密度波不稳定性分析的理论方法。该方法经与试验数据的对比验证,表明该方法的预测合理性;该方法可用于分析进出口阻力系数、入口温度、运行压力等参数对于不稳定边界的影响。研究结果表明,单纯增加进口阻力系数或降低出口阻力系数会增加系统稳定性;超临界条件相比亚临界条件更不容易发生流动不稳定性。

基于一维漂移流模型的并联矩形双通道密度波流动不稳定性数值模拟

基于一维漂移流模型构建了并联矩形双通道密度波流动不稳定性数学模型。模型中采用Zuber推荐的经验关系式计算两相流体空泡份额,采用Chisholm关系式和中国核动力研究设计院自拟关系式计算两相流体的摩擦压降。求解过程中将质量方程、能量方程与动量方程解耦,并在计算域内沿流动方向依次求解方程组。计算过程中,首先开展稳态计算,在稳态解的基础上,通过添加流量或功率扰动,诱发流体周期性振荡,通过辨识瞬态计算中得到的流量振荡模式来获得流动不稳定边界。采用数值计算获得的密度波脉动图像与实验中观察到的密度波脉动现象的特征基本一致。最后,针对16组典型实验工况开展数值模拟,结果表明,大部分工况下计算不稳定界限热流密度与实验值的相对偏差小于±20%。

起伏条件下自然循环密度波不稳定性研究

以自编程序运动条件下自然循环分析程序PNCMC研究起伏条件下两相自然循环密度波不稳定性。研究表明:起伏条件下自然循环系统会发生密度波流动不稳定性现象,起伏引起的流量振荡动与密度波振荡相叠加,最终形成复杂的复合振荡;在长周期(13、23 s)起伏时流量的振荡周期与起伏周期相等,但一个起伏周期内存在多次振荡;在短周期(3 s)起伏时,复合振荡存在着2种状态,低功率时的复合振荡周期性差,表现出不可预测的在某个起伏周期内振荡的突然增强;高功率时,复合振荡表现出较好周期性;起伏条件下系统稳定边界是整体上移,而且周期越小,上移量越大。

汽液两相流动不稳定性的小波包研究法

利用小波包对信号的精确细分特性,对汽液两相流动密度波不稳定性的脉动信号进行分析,并由此得到两相密度波不稳定性脉动的特征向量。由这些特征向量可得到汽液两相流动脉动能量随脉动频率的分布状况,开创了对汽液两相流动密度波不稳定性研究的新视角。

垂直并联多通道内高温高压汽水两相流密度波型不稳定性的实验研究

在高压汽水两相流实验台上对垂直上升并联多通道中的汽 水两相流密度波型不稳定性进行了系统的试验研究,发现了并联多通道中汽液两相流密度波型不稳定性的主要特征,确定了系统压力、质量流速、入口过冷度、热负荷、进口及出口节流、可压缩容积等对该类不稳定性的影响;并将垂直并联多通道内高压汽液两相流的密度波型不稳定性与垂直并联双通道和单通道内的密度波不稳定进行了对比分析。所得结果可为大型直流锅炉和蒸汽发生器的设计提供依据。

HTR—10蒸汽发生器中两回路耦合密度波不稳定性分析

１０ＭＷ高温气冷堆的蒸汽发生器是立式，直流，螺旋管状蒸汽发生器。其工作在中压参数下，必须考虑两相流不稳定性。采用了Ｚｕｂｅｒ－Ｆｉｎｄｌａｙ漂移流模型，借助于多变量频域法分析两相流密度不稳定性。分析了一，二回路之间的反馈耦合作用，提出了多输入，输出传递矩阵的数学表达式，推导了多通道反馈系统模型。编制了程序ＡＦＩＨＴＲ，并计算出了ＨＴＲ－１０ＳＧ中两回路耦合密度波振荡的稳定条件。

一种改进的HLLEM格式及其激波稳定性分析

使用低耗散激波捕捉格式对高超声速流动问题进行数值模拟时经常会遭受不同形式的激波不稳定性.本文基于二维无黏可压缩Euler方程,对低耗散HLLEM格式进行激波稳定性分析.结果表明:激波面横向通量中切向速度的扰动增长诱发了格式的不稳定性.通过增加耗散来治愈HLLEM格式的激波不稳定性.为了避免引入过多的耗散进而影响剪切层的分辨率,定义激波探测函数和亚声速区探测函数,使得只有在计算激波层亚声速区的横向数值通量时才增加耗散,其余地方的数值通量依然采用低耗散的HLLEM格式来计算.稳定性分析和数值模拟的结果表明,改进的HLLEM格式不仅保留了原格式高分辨率的优点,还大大提高了格式的鲁棒性,在计算强激波问题时能够有效地抑制不稳定现象的发生.

低质量流速垂直并联内螺纹管密度波型不稳定性试验

在高压汽-水两相流实验台上进行了低质量流速垂直并联内螺纹管密度波型不稳定性的试验研究,观察到了垂直并联内螺纹管气-液两相流密度波型不稳定性的一些主要特征。在试验参数范围内就热负荷、系统压力、质量流速、进口过冷度和不对称加热对密度波型不稳定性的影响进行了研究和分析。同时根据试验结果,采用均相流模型得到了密度波型不稳定发生的界限关系式。

多孔介质内稀氢气/空气预混过滤燃烧不稳定性

在不同过滤速度和氢气体积分数试验参数下观测超绝热燃烧波传播过程中火焰面倾斜不稳定性演变过程及热斑组成的胞状结构燃烧波的特点,分析导致过滤燃烧不稳定性发生的动力学因素,确认低速过滤燃烧不稳定性的演变机理及其特点.结果表明:在火焰面有一个初始轻微的倾斜角时,这种倾斜不稳定性演变持续性发展;改变试验工况参数,在燃烧器上游可能会出现胞状结构体燃烧波;在主燃烧波传播过程中,胞状结构燃烧波显著影响着主燃烧波火焰面传播的稳定性并且抑制主波的传播速度;当主燃烧波离开燃烧器后,胞状结构燃烧波随机分布驻定在燃烧器内部.