竖直矩形窄流道内空泡行为对压降的影响特性

对竖直矩形窄流道内的沸腾流动开展可视化实验研究,以探讨空泡行为对压降的影响特性。研究发现:在相同热工参数下,窄流道内的大量汽泡产生(OSV)点会早于常规流道出现。基于实验研究结果建立了计算窄流道内真实干度和空泡份额的关系式。窄流道内的空泡行为对压降有着重要的影响,且汽团形成会很容易造成窄流道的阻塞;然而,流道出口空泡份额的增加并不会导致总压降的单调性增加。

模拟盒参数对汽液体系模拟过程的影响

为探讨模拟盒参数对分子动力学模拟影响这个长期被忽略的问题,采用Verlet-List搜寻法和Leapfrog差分算法,对分子数目为1000的汽液共存体系进行分子动力学模拟,得到了系统温度为100K时,汽液两相密度、表面张力随系统切片数、汽相空间尺寸、液膜厚度以及步长等模拟盒参数的变化情况.研究结果表明,系统切片数不会影响表面张力及两相密度;体系z轴无量纲长度为60时,模拟值与实验值吻合较好;液膜无量纲厚度达到13以后,液相密度将趋于稳定,两侧界面分子不会相互影响;分子动力学步长不影响平衡后的系统密度,但对表面张力的计算影响较明显.

半导体温差发电模块传热特性的数值研究

针对在光伏-温差混合发电系统中加入温差发电模块能否强化传热、降低光伏电池温度这一问题,结合温差发电的基本原理及传热学理论,采用有限容积法,研究了负载电阻、冷端对流换热系数对温差模块电学特性和传热特性的影响情况。结果表明:随着负载电阻的增加,回路中的电流逐渐减小,电压升高,输出功率会在最佳匹配电阻下达到最大值;负载电阻的增大同时也会导致温差模块传热性能降低,当电阻小于相应温差下对应的临界值时,温差模块会起到强化传热的作用;冷端对流换热系数对系统的传热性能的影响较大,当热端与环境温度之差为150 K,冷端对流换热系数为500 W/(m2·K)时,温差模块的发电效率可达到2.14%,是相同条件下对流换热系数为50 W/(m2·K)的3倍。

汽液平衡界面微观特征与应力特性的分子动力学研究

采用Verlet-List和动态存储的分子动力学方法,对饱和汽液平衡体系中的分子行为进行了模拟,研究了汽液界面的微观物理特征和应力特性以及温度变化对汽液界面热力学性质的影响。结果表明:汽液界面在空间和时间上都是涨落起伏的非稳定区域,且分子由液态向气态转变是一个突变过程;汽液过渡区厚度与局部界面涨落区宽度相同,验证了汽液过渡区和分界面涨落区的统一性;当温度从0.7变化至1.1时,气液界面厚度从4增加到9.5,而表面张力和两相密度差则不断减小;当温度接近临界温度时,系统表面张力趋近于0。

窄空间流道内受限空泡演化影响流型演变的可视化实验研究

气相分别以空气、氮气、氩气和CO_2气体为工质,液相以水为工质在内径分别为2 mm和6 mm的流道内开展可视化实验研究.研究了不同液相流量下,气泡长度和气泡间的间隔长度随气相流量的变化规律,并分析了在直径为2mm的流道内不同气相工质物性参数(包括Eo效和Mo数)对流型演变的影响.文章还比较了在直径为2 mm的流道内和直径为6 mm的流道内空泡行为对流型的影响.

窄空间流道内两相流动压降及流量波动特性的实验研究

窄小流道内的两相流动压降不同于常规流道,在窄小空间内的受限气泡行为对流动稳定性有着重要影响。本文在1个标准大气压(0.101 MPa)下,对内径为2 mm的窄小流道内气-液两相流动进行可视化实验研究。实验在不同工况参数和气相工质下展开,其中气相工质包括氮气、空气、二氧化碳和氩气,液相工质为水。研究发现,在给定气相体积流量下,压降随液体质量流速增大而增加,对应的气-液界面形态均为拉长型气弹;而在给定液相质量流速下,压降随气相体积流量增加不成线性关系,是先减小后增大,对应的气-液界面形态仍为拉长型气弹。

高温熔融金属表面爆炸沸腾过程的实验研究

针对核反应堆严重事故下高温熔融金属与过冷水间的爆炸沸腾过程开展可视化实验研究。研究分析不同的熔融金属在不同初始温度下的爆炸沸腾特性,以进一步探讨高温熔融金属表面的复杂沸腾相变过程及传热机理。在本研究中,金属样本包括铝、铅和铋。熔融金属的初始温度分别为700、750、800、850、900、1000℃。通过本研究得到了不同金属物性对FCI过程的影响,以及不同初始温度对爆炸沸腾过程中蒸汽生成量的影响,并讨论了影响高温熔融金属与过冷水间快速传热过程的因素。

基于汽泡附壁接触直径的窄流道汽泡脱离预测模型

汽泡脱离是沸腾系统中非常重要的现象,对沸腾流动和传热都有重要的影响。汽泡脱离过程是非常复杂的,受到系统工况参数以及物性参数的综合影响;但汽泡在生长过程中的受力状况是决定汽泡发生脱离的根本因素。对于窄流道内的汽泡,由于受到流道壁面的限制,汽泡与加热壁面间将存在较大的接触面。本文基于汽泡生长过程中的附壁接触直径,详细分析作用在汽泡上的各个受力,并建立各个受力的计算关系式,从而得到汽泡脱离的预测模型。模型采用本研究小组在竖直窄流道内得到的实验数据进行了验证,预测结果与实验研究吻合很好。

一种基于总体能量平衡的管网平差计算方法

本文根据节点处完整的能量平衡关系,改进了管网系统中管网平差计算的环能量方程并引入节点能量方程;针对节点能量方程的系数矩阵呈现病态时,利用常规线性方程组解法求得的解严重失真而导致迭代不收敛的问题,引入了边界条件求解相对节点压力,并对节点能量方程的系数矩阵进行行列均衡化处理,降低了方程系数矩阵的条件数,使方程组的解更精确.

SA508钢表面临界热流密度强化试验研究

利用“冷喷涂”多孔涂层制备技术,在反应堆压力容器真实材料SA508Gr3碳钢试验件表面制备了微米尺度多孔涂层。通过可旋转实验装置,在常压下开展了下朝向不同角度条件下池沸腾SA508钢试验件光表面、冷喷涂涂层表面的临界热流密度(CHF)试验研究,获得了2种表面在不同倾角下的沸腾冷却曲线。试验结果表明,随着倾角的增加,CHF增加;采用涂层表面的CHF始终高于光表面的CHF,CHF强化至少在25%以上;在多次加热和冷却循环后,多孔涂层表面保持足够的强度和稳定性。