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不均匀热流下特超蒸发冷却器中过冷水的阻力特性试验研究

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中国电机工程学报 2023年第13期43卷 5086-5093页

作者：朱戈王为术毕勤成颜建国华北水利水电大学能源与动力工程学院河南省郑州市450045 动力工程及多相流国家重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049 西北旱区生态水利国家重点实验室(西安理工大学) 陕西省西安市710048

为研究聚变堆偏滤器拱顶冷却结构的流动阻力特性,在系统压力为2.7,3.2,3.7MPa、质量流速为2000~5000kg·m^(-2)·s^(-1)、试验段等效单侧辐射热流密度2~5MW·m^(-2)的参数范围内,对类单侧加热条件下,竖直上升的特超蒸发冷却器中的过冷... 详细信息

为研究聚变堆偏滤器拱顶冷却结构的流动阻力特性,在系统压力为2.7,3.2,3.7MPa、质量流速为2000~5000kg·m^(-2)·s^(-1)、试验段等效单侧辐射热流密度2~5MW·m^(-2)的参数范围内,对类单侧加热条件下,竖直上升的特超蒸发冷却器中的过冷水进行流动阻力试验。详细分析了系统压力、质量流速、试验段等效单侧辐射热流密度对流动阻力的关联和影响,结果表明:在单相区,流动阻力随主流体温度的变化不明显;而在过冷沸腾区,流动阻力会随着流体温度的升高而迅速增大。在单相流动区,压力对阻力的影响不明显,但在较低压力的工况下会更早的进入过冷沸腾区,阻力曲线的斜率在较低的主流体温度下就开始增大;质量流速越高,则流动阻力越大;在单相区,热流密度越高,则阻力越小。用试验数据对典型阻力关联式进行了评估,结果表明,已有关联式无法良好地预测该试验工况下的流动阻力。所以,拟合出了适用于受到单侧加热的高热流密度下特超蒸发冷却器的阻力公式,该公式对该试验数据的预测精度较高,算术平均误差和均方根误差分别达到0.72%和4.33%。试验结果对偏滤器拱顶冷却结构的设计具有工程上的参考价值。

关键词：不均匀热流特超蒸发器过冷沸腾流动阻力高质量流速

非均匀高热通量内置纽带冷却通道阻力特性分析

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化工进展 2023年第10期42卷 5083-5091页

作者：朱戈毕勤成田书建颜建国华北水利水电大学能源与动力工程学院河南郑州450045 西安交通大学动力工程及多相流国家重点实验室陕西西安710049 西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048

以托卡马克装置中偏滤器的靶板水冷通道为背景,实验研究了非均匀热通量下有、无内置纽带的圆形冷却通道的阻力特性。工质为去离子水,主要参数为:质量流速G为(3~8)×10^(3)kg/(m^(2)∙s)、实验段入口压力P为3MPa、4.2MPa、5MPa、等效单侧... 详细信息

以托卡马克装置中偏滤器的靶板水冷通道为背景,实验研究了非均匀热通量下有、无内置纽带的圆形冷却通道的阻力特性。工质为去离子水,主要参数为:质量流速G为(3~8)×10^(3)kg/(m^(2)∙s)、实验段入口压力P为3MPa、4.2MPa、5MPa、等效单侧辐射热通量qe为5~10MW/m^(2)。采用通电方式对偏置圆形通道进行加热,来模拟偏滤器受到高温等离子体的单侧辐射加热。对非均匀高热通量下的竖直上升圆形冷却通道进行流动阻力实验。详细讨论了内置纽带结构以及q_(e)、G、P等系统参数对实验段阻力dP的影响:在单相流动区,实验段阻力主要受到内置纽带、质量流速和热通量的影响,有内置纽带的阻力显著高于无纽带的工况,且qe越低,G越高,则dP越大;在欠热沸腾流动区,dP与内置纽带、q_(e)、G、P均有相关性:其中内置纽带和G对dP的影响减小,P对dP的影响增强。q_(e)越高、G越高、P越低的工况,dP越大。对受热圆形通道的单相阻力关联式进行评估,结果表明:几乎所有关联式都高估了给定黏度比下的阻力系数比。根据实验数据拟合出适用于高质量流速和非均匀高热通量下的单相流动阻力关联式,其均方根误差为3.17%。

关键词：非均匀高热通量内置纽带高质量流速阻力关联式偏滤器

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熔盐与过冷沸腾水传热特性实验研究

太阳能学报 2022年第1期43卷 429-436页

作者：董新宇毕勤成姜梦雨姚凡华北电力大学河北省低碳高效发电技术重点实验室保定071003 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049

为研究熔盐蒸汽发生器的传热特性,以Solar Salt二元硝酸盐为工质,对熔盐与过冷沸腾水在蒸汽发生器中的传热规律进行实验研究。实验结果表明:熔盐传热系数随着水侧与熔盐的质量流速的增大而增大,随着水侧压力的升高而减小;当水侧在过冷... 详细信息

为研究熔盐蒸汽发生器的传热特性,以Solar Salt二元硝酸盐为工质,对熔盐与过冷沸腾水在蒸汽发生器中的传热规律进行实验研究。实验结果表明:熔盐传热系数随着水侧与熔盐的质量流速的增大而增大,随着水侧压力的升高而减小;当水侧在过冷水状态时,熔盐传热系数随着熔盐入口温度的升高而增大;当水侧在过冷沸腾状态时,熔盐传热系数随着熔盐入口温度的升高而减小。以实验数据为基础,首次提出熔盐与过冷沸腾水的传热系数的实验关联式,其拟合误差为±5%。

关键词：太阳能热发电熔盐过冷沸腾传热特性传热系数关联式

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光纤探针法测量泡状流精度的试验研究

工程热物理学报 2022年第6期43卷 1565-1571页

作者：王腾毕勤成桂淼王泽豪刘朝晖西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049

采用高速摄影法,对光纤探针测量泡状流局部含气率的精度进行了试验研究。光纤探针从侧面插入静水之中,气泡从底部自由上升,与光纤探针相互作用。被测气泡的直径范围为0.9~2.2 mm,气泡上升的速度为0.25~0.3 m/s。受探针影响,气泡的变形... 详细信息

采用高速摄影法,对光纤探针测量泡状流局部含气率的精度进行了试验研究。光纤探针从侧面插入静水之中,气泡从底部自由上升,与光纤探针相互作用。被测气泡的直径范围为0.9~2.2 mm,气泡上升的速度为0.25~0.3 m/s。受探针影响,气泡的变形效应、减速效应和漂移效应是带来误差的主要方面。气泡的变形效应和漂移效应使得待测弦长减小,会使含气率测量值降低;气泡的减速效应使得被测气泡速度减小,增大了探针在气泡中的停留时间,会使含气率测量值增大。综合三种效应,测量局部含气率的误差主要受到探针刺入气泡深度和气泡半长轴的比值x/a的影响。光纤探针的测量结果具有统计意义,本文给出光纤探针测量泡状流局部含气率的平均误差为-8.4%。

关键词：光纤探针测量精度泡状流局部含气率

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吸热型碳氢燃料动力学不稳定性实验研究

固体火箭技术 2022年第4期45卷 574-580页

作者：陈妮妮程想张永久潘辉毕勤成中国人民解放军96901部队北京100094 西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

为了使热防护结构安全稳定运行,对吸热型碳氢燃料RP-3压力降不稳定性和密度波不稳定性进行了实验研究。通过在实验段前加装缓冲罐,构建了吸热型碳氢燃料动力学不稳定性模型,探讨了压力降不稳定性和密度波不稳定性的机理与基本特性。实... 详细信息

为了使热防护结构安全稳定运行,对吸热型碳氢燃料RP-3压力降不稳定性和密度波不稳定性进行了实验研究。通过在实验段前加装缓冲罐,构建了吸热型碳氢燃料动力学不稳定性模型,探讨了压力降不稳定性和密度波不稳定性的机理与基本特性。实验结果表明,压力降不稳定性发生在压降特性曲线的负斜率区,密度波不稳定性发生在压降特性曲线小流量下的正斜率区。压力降不稳定性中流量、压力和温度波动幅度大,加热段出口燃料温度波动幅度最高可达90℃,并且波动周期较长,时间一般在15~50 s;密度波不稳定性流量和压力波动幅度比压力降不稳定性小,但加热段出口燃料温度波动幅度最高可达95℃,超过了压力降不稳定性中温度的波动幅度,其波动周期时间一般小于10 s。

关键词：吸热型碳氢燃料压力降不稳定性密度波不稳定性压降特性曲线

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高能管道断裂蒸汽喷射过程数值模拟

热科学与技术 2022年第4期21卷 383-389页

作者：彭建张涛毕勤成黄甲赵金乐深圳中广核工程设计有限公司广东深圳518000 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室陕西西安710049

使用Star-CCM+软件,以完全断裂的高能管道为研究对象,针对3.00~15.00 MPa的饱和蒸汽喷射过程进行了数值模拟研究。主要研究了管道断裂后喷射过程中喷射锥的影响范围、喷射锥内压力和速度分布规律,并针对不同的压力、喷管长径比研究了喷... 详细信息

使用Star-CCM+软件,以完全断裂的高能管道为研究对象,针对3.00~15.00 MPa的饱和蒸汽喷射过程进行了数值模拟研究。主要研究了管道断裂后喷射过程中喷射锥的影响范围、喷射锥内压力和速度分布规律,并针对不同的压力、喷管长径比研究了喷嘴后不同位置处所受的喷射冲击力。研究表明:在喷嘴出口处压力快速下降,蒸汽速度迅速增大,之后会有一定波动;压力升高对喷嘴出口蒸汽最高速度的影响不大,但会影响喷射冲击力的大小;距喷嘴出口处的距离、喷管长径比等也会影响喷射冲击力的大小。

关键词：高能管道断裂蒸汽喷射参数分布喷射冲击力 Star-CCM+

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窄缝中气泡在磁性液体中的上升与变形

工程热物理学报 2010年第12期31卷 2057-2060页

作者：何永清毕勤成施东晓西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室陕西西安710049

对窄缝中气泡在磁性液体中的上升与变形进行了可视化研究。定性分析了纳米磁性颗粒引发的黏度效应及表面活性剂分子依附作用对气泡上升速度与形状的影响。试验工质为体积浓度6.33%的水基Fe_3O_4磁性液体,同时对比了质量浓度25%的四甲基... 详细信息

对窄缝中气泡在磁性液体中的上升与变形进行了可视化研究。定性分析了纳米磁性颗粒引发的黏度效应及表面活性剂分子依附作用对气泡上升速度与形状的影响。试验工质为体积浓度6.33%的水基Fe_3O_4磁性液体,同时对比了质量浓度25%的四甲基氢氧化铵水溶液、质量分数30%和50%的蔗糖溶液以及水中气泡的上升运动。窄缝间隙分别为1 mm和2 mm,气泡由底部不同直径的圆孔产生。试验结果表明:由于活性剂分子的存在,磁性液体气泡上升过程中由扁椭圆形渐转变为上圆下平的冠状,而其略大于水的黏度使气泡在1 mm窄缝中保持直线上升运动,但窄缝间隙增大到2 mm后,磁性液体中气泡的运动轨迹仍会发生振荡。

关键词：磁性液体活性剂气泡可视化

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正方形小通道内不同性质溶液-氮气两相流型

西安交通大学学报 2011年第1期45卷 26-30页

作者：杨竹强毕勤成西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049

采用可视化手段研究了水力直径为2.5mm的正方形小通道内蔗糖-氮气、羧甲基纤维素钠(CMC)-氮气、水-氮气和水力直径为1.0mm的正方形小通道内蔗糖-氮气的垂直绝热上升流动,对其流型、压降进行了实验采集.实验中的典型流型有:弹状流、搅拌... 详细信息

采用可视化手段研究了水力直径为2.5mm的正方形小通道内蔗糖-氮气、羧甲基纤维素钠(CMC)-氮气、水-氮气和水力直径为1.0mm的正方形小通道内蔗糖-氮气的垂直绝热上升流动,对其流型、压降进行了实验采集.实验中的典型流型有:弹状流、搅拌流和环状流.通过大量的数据得到了各个溶质的流型转变图和压降曲线,对各种流型的流动机理进行了分析,着重对黏弹性对于流动的影响进行了研究.通过水力直径为2.5mm的小通道内蔗糖-氮气、CMC-氮气和水-氮气流型的对比,总结了流体的黏弹性、流量对于流型转变的影响.对不同水力直径时的蔗糖-氮气流型进行对比研究,总结了流体水力直径、表面张力等因素对于流型转变的影响,同时在水力直径为1.0mm的小通道内发现了明显的二次流动现象.实验证实Chisholm方法对于非牛顿流体的压降处理已不再适用.

关键词：非圆截面小通道蔗糖溶液羧甲基纤维素钠溶液流型

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水平管降膜厚度分布特性及对传热的影响

西南交通大学学报 2011年第6期46卷 1013-1018页

作者：侯昊毕勤成马红西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室陕西西安710049

为了解水平管降膜流动状况,基于气液两相界面的物理特性,在外径为20～32 mm、管间距为10～40 mm、雷诺数为150～800的范围内,应用电导探针法,实验研究了液膜沿水平管周向分布特性,获得了液膜在10°～170°周向范围内的分布参数,分析了... 详细信息

为了解水平管降膜流动状况,基于气液两相界面的物理特性,在外径为20～32 mm、管间距为10～40 mm、雷诺数为150～800的范围内,应用电导探针法,实验研究了液膜沿水平管周向分布特性,获得了液膜在10°～170°周向范围内的分布参数,分析了这些分布参数对水平管局部传热的影响.结果表明:Nusselt公式对圆管下半周液膜厚度的预测值明显偏大,在不同工况下,最薄液膜出现在周向角为90°～115°的区域内;液膜厚度随管间距的增加而减小,随雷诺数的增加而增大,管径变化对其影响很小;粗糙管壁可以薄化液膜,传热管结垢区域容易引起液膜破裂,导致"干斑"现象发生.

关键词：水平管降膜液膜厚度分布特性电导探针法传热