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气泡破裂产生膜液滴理论模型的建立与验证

原子能科学技术 2015年第11期49卷 2036-2043页

作者：马超薄涵亮中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室四川成都610041 清华大学核能与新能源技术研究院北京100084

本文研究了常温、常压条件下自由液面单气泡破裂产生膜液滴现象。在明确该过程物理机理及气泡破裂环状物模型基础上,应用瑞利射流不稳定性分析理论结果,通过合理假设,建立了自由液面单气泡破裂产生膜液滴的物理模型。通过引入瑞利断裂... 详细信息

本文研究了常温、常压条件下自由液面单气泡破裂产生膜液滴现象。在明确该过程物理机理及气泡破裂环状物模型基础上,应用瑞利射流不稳定性分析理论结果,通过合理假设,建立了自由液面单气泡破裂产生膜液滴的物理模型。通过引入瑞利断裂时间判据,对时间变量进行离散,数值求解该理论模型,可获得气泡破裂产生膜液滴的初始参数,包括膜液滴数量、尺寸、速度、初始位置。将模型计算结果同已有实验数据对比,二者符合较好,证明了模型的正确性。

关键词：蒸汽发生器气泡破裂膜液滴理论模型

AP1000次级汽水分离器分离性能及结构优化的数值研究

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原子能科学技术 2014年第S1期48卷 185-193页

作者：张璜薄涵亮清华大学核能与新能源技术研究院北京100084

建立AP1000次级波纹板汽水分离器内两相流动的数学模型,随后数值模拟波纹板内的两相流动,并分析其分离性能。进而对波纹板结构进行优化,得到具有较高分离效率和较低流动阻力的新型波纹板。首先分别建立波纹板内部蒸汽相和液滴相运动的... 详细信息

建立AP1000次级波纹板汽水分离器内两相流动的数学模型,随后数值模拟波纹板内的两相流动,并分析其分离性能。进而对波纹板结构进行优化,得到具有较高分离效率和较低流动阻力的新型波纹板。首先分别建立波纹板内部蒸汽相和液滴相运动的数学模型。然后通过自编程序与Fluent软件耦合对该两相流动模型数值求解。随后得到波纹板进出口总压降,并通过模拟液滴在波纹板内的运动轨迹,得到波纹板的分离效率和内部液滴湿度分布。进而以分离效率和流动压降为目标优化波纹板结构,设计得到具有较高分离效率和较低流动阻力的新型波纹板。本文提出的数值模拟方法对汽水分离器结构的设计和优化具有较强的指导意义。

关键词：液滴 AP1000 汽水分离器波纹板

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单气泡破裂产生膜液滴空间分布实验研究

原子能科学技术 2015年第10期49卷 1766-1771页

作者：马超薄涵亮中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室四川成都610041 清华大学核能与新能源技术研究院北京100084

本文研究了常温、常压条件下自由液面单气泡破裂产生的膜液滴现象。利用染色液滴撞击熟宣纸表面不洇散特性,加工宣纸纸筒进行稀释墨水中气泡破裂产生膜液滴空间分布实验,并通过后续图片扫描及编写Matlab图像处理程序获得膜液滴在圆柱纸... 详细信息

本文研究了常温、常压条件下自由液面单气泡破裂产生的膜液滴现象。利用染色液滴撞击熟宣纸表面不洇散特性,加工宣纸纸筒进行稀释墨水中气泡破裂产生膜液滴空间分布实验,并通过后续图片扫描及编写Matlab图像处理程序获得膜液滴在圆柱纸筒上的尺寸分布、空间分布信息。通过改变实验条件,讨论分析气泡尺寸及纸筒半径对膜液滴空间分布结果的影响,获得了常温、常压条件下自由液面单气泡破裂产生膜液滴空间分布规律。

关键词：蒸汽发生器汽水分离单气泡破裂膜液滴空间分布实验

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三维空间液滴运动模型数值解法研究

原子能科学技术 2014年第5期48卷 818-826页

作者：张璜薄涵亮清华大学核能与新能源技术研究院北京100084

提出了数值求解三维空间液滴运动模型的算子分裂算法(OS算法),并与常用的显式单步长Runge-Kutta(RK)算法进行了比较。简述了三维空间液滴运动模型的具体形式,提出了求解该模型的OS算法,以求解不同直径液滴在波形板汽水分离器内的运动轨... 详细信息

提出了数值求解三维空间液滴运动模型的算子分裂算法(OS算法),并与常用的显式单步长Runge-Kutta(RK)算法进行了比较。简述了三维空间液滴运动模型的具体形式,提出了求解该模型的OS算法,以求解不同直径液滴在波形板汽水分离器内的运动轨迹作为算例,从OS算法的相容性、稳定性、计算精度和计算效率(CPU耗时)等方面,与4级4阶显式单步长RK算法进行了比较。结果表明,OS算法所构造的离散格式与液滴运动模型相容,采用此算法计算得到的液滴运动轨迹与RK算法得到的结果相似,而OS算法的稳定性和计算效率均优于RK算法。因此,OS算法的提出为数值计算波形板的分离效率提供了较为稳定、高效的算法。

关键词：液滴运动算子分裂算法汽水分离器波形板

压水堆蒸汽发生器自由液面膜液滴产生情况估算

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原子能科学技术 2014年第S1期48卷 194-199页

作者：马超薄涵亮清华大学核能与新能源技术研究院北京100084 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室四川成都610041

确定蒸汽发生器内液滴的来源信息至关重要,是汽水分离机理研究工作的基础。自由液面汽泡破裂产生膜液滴现象是蒸汽发生器内液滴重要来源之一。本文在验证单气泡破裂产生膜液滴模型正确性的前提下,围绕岭澳二期核电站压水堆蒸汽发生器进... 详细信息

确定蒸汽发生器内液滴的来源信息至关重要,是汽水分离机理研究工作的基础。自由液面汽泡破裂产生膜液滴现象是蒸汽发生器内液滴重要来源之一。本文在验证单气泡破裂产生膜液滴模型正确性的前提下,围绕岭澳二期核电站压水堆蒸汽发生器进行建模,使用膜液滴产生模型估算单位时间内两相自由液面处汽泡破裂产生膜液滴情况,获得总体膜液滴产生情况,以及沿蒸汽发生器液面半径方向膜液滴初始参数,包括膜液滴数量分布、尺寸分布、速度分布、初始位置分布等。

关键词：蒸汽发生器汽泡破裂膜液滴初始参数

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一种新型的液滴分布测量方法

原子能科学技术 2012年第B12期46卷 757-762页

作者：马超薄涵亮清华大学核能与新能源技术研究院北京100084

介绍了一种新型液滴空间分布测量技术及实验装置,该技术可测得气-水系统中气泡在自由液面处破裂产生液滴的空间分布及运动轨迹。本工作利用染色液滴撞击到水敏试纸(熟宣纸)即被吸收这一原理记录液滴运动位置。通过设计一系列不同直径的... 详细信息

介绍了一种新型液滴空间分布测量技术及实验装置,该技术可测得气-水系统中气泡在自由液面处破裂产生液滴的空间分布及运动轨迹。本工作利用染色液滴撞击到水敏试纸(熟宣纸)即被吸收这一原理记录液滴运动位置。通过设计一系列不同直径的纸筒,统计同一大小气泡破裂产生液滴分别在这些圆纸筒上的撞击位置,运用数理统计原理对得到的所有数据进行综合分析,得到气泡破裂产生液滴的空间分布和运动轨迹。

关键词：液滴测量技术空间分布运动轨迹

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气泡破裂点位置及液膜卷曲速度实验研究

原子能科学技术 2014年第6期48卷 985-990页

作者：马超薄涵亮清华大学核能与新能源技术研究院北京100084

利用高速摄像技术构造可视化装置拍摄纯水中气泡在自由液面处破裂产生膜液滴的整个过程，包括气泡浮动、液膜排液、破裂点形成、液膜卷曲、瑞利不稳定射流形成膜液滴等阶段。气泡破裂点产生相对位置及液膜卷曲速度对于气泡破裂产生膜液... 详细信息

利用高速摄像技术构造可视化装置拍摄纯水中气泡在自由液面处破裂产生膜液滴的整个过程，包括气泡浮动、液膜排液、破裂点形成、液膜卷曲、瑞利不稳定射流形成膜液滴等阶段。气泡破裂点产生相对位置及液膜卷曲速度对于气泡破裂产生膜液滴过程非常重要，通过图像后处理得到两者实验数据。结果表明：对于实验中气泡曲率半径在2～18 m m范围内的137个数据，其破裂点产生位置主要位于气泡底部，气泡顶部同中间有破裂点产生，但发生频率远低于气泡底部。对曲率半径在7～28 m m范围内的气泡数据进行拟合，得到液膜卷曲速度同气泡曲率半径的关系式。

关键词：高速摄像机可视化系统破裂点位置液膜卷曲速度

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控制棒棒位测量系统中两极板电容传感器设计

原子能科学技术 2017年第12期51卷 2352-2356页

作者：胡广薄涵亮清华大学核能与新能源技术研究院北京100084

控制棒棒位测量对于反应堆运行与安全至关重要。针对NHR-200反应堆控制棒棒位测量系统,引入基于电容传感器的控制棒棒位测量方法。设计出一种两极板电容传感器,通过分析极板面积、干扰电容以及屏蔽方式的影响,进行仿真计算与优化。分析... 详细信息

控制棒棒位测量对于反应堆运行与安全至关重要。针对NHR-200反应堆控制棒棒位测量系统,引入基于电容传感器的控制棒棒位测量方法。设计出一种两极板电容传感器,通过分析极板面积、干扰电容以及屏蔽方式的影响,进行仿真计算与优化。分析结果表明,计算结果与试验结果吻合较好,该传感器能进行控制棒棒位的准确测量,有较好的适应能力和应用前景。

关键词：电容传感器控制棒棒位两电极有限元方法

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气泡破裂产生膜液滴现象可视化实验研究

原子能科学技术 2012年第B9期46卷 231-235页

作者：马超薄涵亮清华大学核能与新能源技术研究院北京100084

气泡破裂产生液滴的现象普遍存在于核电厂蒸汽发生器中,由此产生的液滴是蒸汽流夹带液滴的主要来源之一。本工作利用可视化装置及高速摄像技术拍摄气泡在自由液面处破裂产生液滴的实验现象。结果表明,在实验气泡尺寸范围内,气泡液帽破... 详细信息

气泡破裂产生液滴的现象普遍存在于核电厂蒸汽发生器中,由此产生的液滴是蒸汽流夹带液滴的主要来源之一。本工作利用可视化装置及高速摄像技术拍摄气泡在自由液面处破裂产生液滴的实验现象。结果表明,在实验气泡尺寸范围内,气泡液帽破裂产生膜液滴形式都是单点破裂,首先液膜进行排液,其后液帽顶部或底部产生孔隙,然后孔隙迅速扩大、液膜卷曲形成液体环,最终发生不稳定射流形成细小的膜滴。对实验数据进行拟合,得到气泡等效半径在3～25mm范围内膜液滴数量同气泡尺寸关系式,实验结果与前人结果变化趋势相似。

关键词：高速摄像气泡破裂膜液滴数量