汽液两相二维压力波传播程序开发及验证

反应堆系统内压力波传播将造成水力学载荷问题,压力波传播的精确模拟对结构载荷分析而言尤为重要。系统分析程序(RELAP5、TRACE等)被广泛应用于反应堆压力波传播模拟,但系统分析程序通常只能处理压力波单向一维传播行为,为应对压力波多向多维传播问题,本文就汽水两相流中存在的压力波二维传播行为,开展了相关模型与算法研究。具体采用了二维轴对称圆柱坐标系,考虑了汽水两相非平衡态相变传热、传质行为,偏微分方程求解使用了时间步分割四步算法,开发了程序代码TPFPWPC-2D。采用典型汽、水两相激波管基准例题开展了程序验证,结果符合较好。为考查程序处理压力波二维传播的能力,对圆柱体空间区域内的压力波传播行为进行了数值模拟,结果显示该程序捕捉到了压力波的二维传播特性,尤其是压力波的反射与叠加特性。

激波驱动的气固两相流力学特性研究

利用水平激波管对激波驱动的气固两相流进行了实验研究。采用高速摄影仪对毫米量级固体颗粒群在激波作用下的启动阶段、管内运动阶段以及管外自由射流阶段进行了连续运动状态图像捕捉。利用软件Blaster's MAS对图像进行处理和分析,获得相应条件下颗粒速度、加速度沿激波管轴向的分布。分别考察不同颗粒装载比、不同驱动气源以及不同膜片厚度所导致气相动态参数的差异对激波加速颗粒效果的影响。实验分析结果表明,其他条件相同时,颗粒装载比越高,颗粒获得的速度越大;启动阶段最初时刻,氮气对颗粒的加速效果比氮气对颗粒的加速效果好,随着时间的推移,氮气中颗粒的加速效果赶上氦气中颗粒的加速效果,甚至有反超的现象。另外,颗粒输出过程中呈现了分段输出的现象,分析认为,这与激波管中形成的复杂波系有关。

气云爆轰

气云爆轰实验研究在一根专门设计的管中进行，通过对压力波和火焰阵面的测试，研究激波的成长与发展过程，气云爆轰的爆速及其影响因素以及激波后的点火诱导时间。理论研究考虑了液滴在高温、高压和高速气流中的变形、剥离和破碎，液滴的点火和局部爆炸以及气云爆轰的Ｃ－Ｊ判据。据此进行的计算进一步揭示了气云爆轰的松弛结构。爆速的计算值与实验值基本相符。

大型管中两相爆炸现象的实验研究

介绍了用于研究气－液和气－固悬浮流中加速火焰诱导激波现象的两套实验装置，即长９ｍ，内径０．１４ｍ，两侧装有１５套喷雾系统的水平气云火焰加速管和长１２ｍ，内径０．１４ｍ，两侧装有２０套喷粉系统的水平粉尘火焰加速管。利用上述装置，对铝粉粉尘云和戊烷气雾云两相悬浮流中火焰加速诱导激波现象进行了实验研究，用压电传感器测试管内某点的压力信号和离子探针测试火焰阵面信号，从而得到管内火焰传播规律和管内压力参数的变化规律，实验结果揭示了燃烧、流动、湍流之间的正反馈耦合关系。

变截面管道中激波诱导的两相流动

本文研究扩张型与收缩型变截面管道中激波诱导的非定常两相流动。对于稀相气固悬浮体采用了双连续介质模型,对于两相流动按照准一维近似处理。控制方程则是利用算子分裂技术和二阶GRP方法数值求解。文中给出了波后气固两相的流动结构,并讨论了粒子对两相流场的影响。

含灰气体平板气动加热实验研究

利用灰尘激波管入射激波后平衡区两相流开展平板传热实验。在低灰尘负荷率、来流分别为亚声速和超声速流条件下测量平板在零攻角及小攻角（α＝３°）情况沿轴向的热流分布。

验证灰尘气体中驻点热流率增大机理的方法

笔者介绍了一种验证灰尘气体中驻点热流率增大机理的方法。在灰尘负荷率相同 ,微粒速度相近条件下完成激波管 2e区实验气流分别为亚声速与超声速的实验。实验结果表明 ,含灰气流中驻点热流率增大只与灰粒速度有关。

新型含尘气体激波管

详细介绍了新型两相激波管设计原理、气体与气固两相混合物分界平面的产生方法及粉尘浓度在线测量。作为应用，给出了强激波（Ｍａ＝５．１５）与气固混合物分界平面相互作用的实验现象，讨论了用于测量颗粒群阻力系数的可行性。