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基于多孔介质方法的钠冷快堆冷却剂沸腾现象模拟

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强激光与粒子束 2024年第7期36卷 106-114页

作者：惠天宇佟立丽曹学武上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

基于两流体六方程模型针对钠的气液两相分别构建守恒方程,采用蒸发冷凝模型表征两相质量交换,分别使用显式和隐式处理方法对蒸发冷凝模型进行计算,同时考虑了Sobolev阻力模型、两相对流换热模型以及相间动量交换等本构关系,开发了适用... 详细信息

基于两流体六方程模型针对钠的气液两相分别构建守恒方程,采用蒸发冷凝模型表征两相质量交换,分别使用显式和隐式处理方法对蒸发冷凝模型进行计算,同时考虑了Sobolev阻力模型、两相对流换热模型以及相间动量交换等本构关系,开发了适用于模拟钠冷快堆冷却剂沸腾的多孔介质分析方法,利用KNS-37失流实验L22工况数据进行了对比验证,并利用L29工况流量数据验证模型的适用性。结果表明,所建立的钠沸腾多孔介质分析方法可以较好地模拟钠冷快堆沸腾现象,预测沸腾发生时间在6.3 s左右,与实验相差0.2 s,温度和流量的总体变化趋势与实验数据吻合较好。

关键词：钠冷快堆钠沸腾多孔介质方法两流体六方程

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钢制安全壳窄缝内气溶胶冷凝滞留实验研究

核动力工程 2022年第6期43卷 128-132页

作者：王善普佟立丽曹学武上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

目前核电厂安全壳放射性评估中未考虑狭窄裂缝(简称窄缝)对气溶胶的滞留效果,但与常规尺寸相比,窄缝的高表面/体积比对气溶胶泄漏具有可观的滞留,评估结果过于保守。通过开展矩形直通道内气溶胶泄漏实验,获得缝高约100μm钢制安全壳窄... 详细信息

目前核电厂安全壳放射性评估中未考虑狭窄裂缝(简称窄缝)对气溶胶的滞留效果,但与常规尺寸相比,窄缝的高表面/体积比对气溶胶泄漏具有可观的滞留,评估结果过于保守。通过开展矩形直通道内气溶胶泄漏实验,获得缝高约100μm钢制安全壳窄缝内气溶胶滞留效率,观察到窄缝通道入口区域为主要的粒子沉积区域。同时,通过在窄缝流动方向上建立并维持一定的温度梯度,模拟安全壳非能动冷却系统投运时安全壳窄缝内气溶胶泄漏过程。结果表明,窄缝对亚微米粒径气溶胶具有良好的滞留效果,温度梯度引入的蒸汽冷凝能显著提高气溶胶滞留效率至91%左右,且缩小了泄漏面积。

关键词：气溶胶钢制安全壳窄缝滞留水蒸气冷凝

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基于不稳定波理论的钠雾化粒径预测研究

核动力工程 2023年第6期44卷 80-85页

作者：徐震胡培政佟立丽曹学武上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

钠雾化粒径是影响钠雾火燃烧强度的关键因素。由于钠的化学性质不稳定,通常采用水模拟钠开展雾化实验,以得到两者粒径关系。本文基于不稳定波理论,建立了由液体物性参数和雾化压差表征的液体雾化粒径相似性模型,并从压差和物性参数2个... 详细信息

钠雾化粒径是影响钠雾火燃烧强度的关键因素。由于钠的化学性质不稳定,通常采用水模拟钠开展雾化实验,以得到两者粒径关系。本文基于不稳定波理论,建立了由液体物性参数和雾化压差表征的液体雾化粒径相似性模型,并从压差和物性参数2个角度利用多种液体的不同雾化实验验证模型的适用性。搭建了采用喷嘴模拟破口的水雾化实验装置,得到压差范围在0.1~0.5 MPa范围的水雾化液滴平均粒径,预测了300~600℃的钠在不同压差下雾化液滴的平均粒径。通过本文建立的粒径相似性模型和水模拟钠雾化实验装置,可以实现不同压差下钠泄漏雾化粒径的预测,为钠雾火事故研究提供参考。

关键词：钠雾化水雾化相似性粒径模型不稳定波

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微小通道内流动及气溶胶沉积特性实验研究

原子能科学技术 2023年第11期57卷 2094-2100页

作者：胡培政王善普佟立丽曹学武上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

事故后气溶胶通过安全壳微小通道穿透会发生滞留现象,在不同载气流动状态下,主导沉积机制不同,会影响气溶胶的穿透率,因此需要研究微小通道内气溶胶的载气流动特性及气溶胶沉积特性。本文建立了微小通道气溶胶穿透与滞留实验装置,开展... 详细信息

事故后气溶胶通过安全壳微小通道穿透会发生滞留现象,在不同载气流动状态下,主导沉积机制不同,会影响气溶胶的穿透率,因此需要研究微小通道内气溶胶的载气流动特性及气溶胶沉积特性。本文建立了微小通道气溶胶穿透与滞留实验装置,开展了雷诺数为40~3600的载气流动与气溶胶沉积实验研究。在雷诺数约为700时,微小通道内会发生层流转捩。层流流动下,在大突缩比的矩形微通道中,随着雷诺数的增大,入口碰撞效应减弱,穿透率增大;小突缩比薄壁毛细管微通道入口效应弱,随着雷诺数的增大,气溶胶几乎完全穿透。在雷诺数为800~3600的湍流流动下,气溶胶沉积主要处于涡流扩散-碰撞区及惯性主导区,受到湍流涡的影响气溶胶穿透率随雷诺数的增大而减小。

关键词：微小通道穿透率流动转捩入口效应湍流沉积

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钠冷快堆组件冷却剂沸腾子通道分析方法研究

核科学与工程 2023年第3期43卷 544-552页

作者：方闻韬佟立丽曹学武上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

钠冷快堆发生超设计基准事故时,组件内冷却剂可能沸腾甚至干涸,准确预测其温度分布对钠冷快堆的安全评估具有重要意义。基于均相流模型构建守恒方程,采用Mikityuk对流传热模型以及Cheng-Todreas阻力模型等关系式,开发了适用于钠冷快堆... 详细信息

钠冷快堆发生超设计基准事故时,组件内冷却剂可能沸腾甚至干涸,准确预测其温度分布对钠冷快堆的安全评估具有重要意义。基于均相流模型构建守恒方程,采用Mikityuk对流传热模型以及Cheng-Todreas阻力模型等关系式,开发了适用于钠冷快堆两相流动模拟的子通道分析方法,与FFM-2A单相流动实验数据和KNS-37钠沸腾实验结果进行了对比验证,并与同类子通道分析程序的计算结果作比较,验证了方法的合理性。

关键词：钠冷快堆钠沸腾子通道分析

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浸没排气过程声信号与流场振荡规律研究

声学技术 2023年第2期42卷 131-136页

作者：李继群张丹迪佟立丽上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

采用流体体积(Volume of Fluid,VOF)模型和威廉姆斯-霍金斯(Ffowcs Williams and Hawkings,FW-H)模型对浸没排气过程声信号进行数值模拟,研究竖直向下浸没排气过程声信号产生机制及理论依据。将模拟结果与实验结果进行对比,验证模型的... 详细信息

采用流体体积(Volume of Fluid,VOF)模型和威廉姆斯-霍金斯(Ffowcs Williams and Hawkings,FW-H)模型对浸没排气过程声信号进行数值模拟,研究竖直向下浸没排气过程声信号产生机制及理论依据。将模拟结果与实验结果进行对比,验证模型的适用性和准确性。研究结果表明,声信号与流场流动状态相关,气泡间分离和气体再注入过程引起的气泡体积剧烈振动是影响气泡流声信号产生的关键因素。在同一深度处,在径向上声压随位置的变化服从指数衰减,在周向上声信号呈现球源信号传播特点。

关键词：浸没排气 FW-H模型气泡流声信号

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基于最大熵原理的钠液滴粒径分布模型开发

核科学与工程 2022年第2期42卷 477-483页

作者：邹文斌佟立丽曹学武上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

钠雾火事故是快堆安全分析的重要对象之一,液钠在系统压差下向外界喷射所形成的液滴粒径分布是影响钠雾火事故危险程度的关键因素之一。为预测钠雾火事故中液滴粒径的分布情况,基于最大熵原理,以质量守恒方程作为主要约束条件,推导了钠... 详细信息

钠雾火事故是快堆安全分析的重要对象之一,液钠在系统压差下向外界喷射所形成的液滴粒径分布是影响钠雾火事故危险程度的关键因素之一。为预测钠雾火事故中液滴粒径的分布情况,基于最大熵原理,以质量守恒方程作为主要约束条件,推导了钠液滴粒径分布的理论模型;为方便应用,基于雾化燃料、液钠开展的粒径分布实验数据,通过拟合方法获得了半经验关系式,描述了钠液滴粒径分布与压差间的关系。最后,通过与氩气气氛钠喷射试验获得的不同压差下钠液滴平均粒径实验数据的比对,验证了该模型,且预测相对误差可以控制在30%以内。该模型也反映出伴随压差的增加,钠液滴的平均粒径逐渐减小。

关键词：钠雾火钠液滴粒径分布最大熵原理

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低流速排放下气溶胶水洗模型

原子能科学技术 2020年第5期54卷 923-929页

作者：周彦佟立丽曹学武上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

在发生核电厂严重事故时,乏池水洗作为放射性气溶胶去除的手段之一,应用于先进非能动压水堆中。为评估气溶胶水洗效果,本文建立了蒸汽冷凝、惯性碰撞、重力沉降、离心沉积和布朗扩散等典型气溶胶去除机制模型,同时考虑了可溶性气溶胶颗... 详细信息

在发生核电厂严重事故时,乏池水洗作为放射性气溶胶去除的手段之一,应用于先进非能动压水堆中。为评估气溶胶水洗效果,本文建立了蒸汽冷凝、惯性碰撞、重力沉降、离心沉积和布朗扩散等典型气溶胶去除机制模型,同时考虑了可溶性气溶胶颗粒增大现象,采用FORTRAN语言实现了气溶胶水洗效果分析程序。通过构建LACE-Espana实验装置分析模型,模拟了3种典型低流速工况,并开展了气溶胶粒径、蒸汽份额以及淹没深度等关键因素的影响分析。结果表明:水洗净化系数(DF)计算值与实验结果的符合程度合理,模型有效性得到初步验证;DF随气溶胶粒径、蒸汽份额以及淹没深度的增大而增大,可溶性气溶胶颗粒增大将显著提高DF。

关键词：气溶胶水洗模型净化系数粒径

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严重事故下氢气控制系统的优化设计

原子能科学技术 2009年第10期43卷 893-897页

作者：佟立丽曹学武郭丁情上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

采用一体化严重事故仿真程序,对600 MW核电厂严重事故下氢气控制系统进行功能分析及优化设计,并提出工程上可实施的氢气控制系统优化准则。结果表明:该氢气控制系统能确保大破口失水始发严重事故下安全壳内平均氢气浓度和隔间内氢气浓... 详细信息

采用一体化严重事故仿真程序,对600 MW核电厂严重事故下氢气控制系统进行功能分析及优化设计,并提出工程上可实施的氢气控制系统优化准则。结果表明:该氢气控制系统能确保大破口失水始发严重事故下安全壳内平均氢气浓度和隔间内氢气浓度低于10%,满足美国联邦法规10CFR中关于氢气控制和风险分析的准则;改变非能动氢气复合器的布置方案,在有效缓解氢气风险的前提下,尽量降低复合器数量,优化结果为优化方案2优于优化方案1,优化方案1优于原拟定方案。

关键词：严重事故氢气控制优化设计非能动氢气复合器