空气–石蜡鼓泡塔直接接触换热模拟研究

利用石蜡相变潜热大,熔点低,热稳定性较好的特点,采用空气与石蜡直接接触进行换热,可有效提高换热速率,实现充分换热。从单气泡角度分析换热能量方程,得到空气与石蜡直接接触换热模型。基于双流体模型,将直接接触换热模型与界面浓度模型耦合,模拟鼓泡塔内气体和石蜡的流动及换热过程。试验结果部分验证了仿真结果的正确性。直接接触换热模型的体积换热系数预测值与试验值最大误差为2%。分析鼓泡塔内整体气含率、石蜡温降速率、体积换热系数和塔内石蜡温度分布的规律,结果表明整体气含率,石蜡温降速率和体积换热系数随表观气速的增加而增加。塔内温度分布均匀,塔底与塔顶温差为2K。

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。

矩形通道双群组界面浓度输运模型与验证方法研究

在当前主流核反应堆系统分析软件中,均基于流型选取不同经验关系式计算界面浓度,在流型转换区域会存在数值求解振荡和人工不连续性及适用范围受限等问题。因此,界面浓度输运方程(IATE)被提出用于计算两相流型转变过程中的界面浓度等参数。本文基于玻尔兹曼输运方程建立了双群组IATE,并考虑矩形通道壁面效应的影响,针对气泡破裂与聚合机理分别建立了不同的界面浓度封闭模型。为了评估双群组IATE的适用性,建立了双群组IATE的验证方法,与Sun建立的帽状-湍流实验工况结果符合较好。

泡状流三维模拟及壁面润滑力模型比较

采用双流体模型耦合界面浓度输运方程,对竖直上升管内泡状流进行了三维模拟。结合Wang(1987)的泡状流测量实验,研究了不同壁面润滑力作用下管道界面含气率的分布特征。通过实验测量结果与各种壁面润滑力模型计算结果的对比,分析了各种模型对含气率分布的影响。结果表明,Tomiyama及Frank的模型具有相似的特性,高估了壁面润滑力的大小。而Antal的模型作用范围过于狭小,对气泡分布的峰值的预测偏差很大。Hosokawa的模型则较好地预测了本文工况含气率的分布。