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Numerical simulation of a thermal-bubble actuated diffuser-nozzle valveless pump

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Science China(Technological Sciences) 2009年第10期52卷 2967-2972页

作者： PAN LiangMing DENG JieWen yuan dewen CHEN DeQi ZHANG JunQi School of Power Engineering Chongqing UniversityChongqing 400044China

A valveless micropump actuated by thermal bubbles which are generated by an electrode heater mounted with a pair of diffuser nozzles has been numerically studied by commercial CFD software FLUENT. The relationships between the net flow rate and the superheating and heat supplying frequency have been investigated. The depth of the diffuser-nozzle micropump is 200 μm, the diameter of the actuating chamber is 1 mm, and a pair of diffuser nozzles whose gap has been expanded from 30 μm to 274 μm with an open angle of 7° are connected to the actuating chamber. The working fluid is methanol. In the numerical simulation, the flow pattern is laminar. The results show that the pump has different optimal driving frequencies at different superheating. A cycle resulting from bubble growth and shrinking costs more time at higher superheating temperature; different superheating has different optimal driving frequency; when the superheating increases, the maximum volume flow rate and the maximum pump pressure will increase simultaneously, and the optimal driving frequency decreases as well, the maximum volume flow rate and pump pressure also have the same tendency; in the condition of uncontrolled condensing, the bubble shrinking process is longer than the growth process, thus it is the determining factor to affect the pump performance. The maximum volume flow rate is 9.02 μL/min at ΔT = 15°C, and the maximum pump pressure is 680 Pa. With the increase of wall superheat, cycle including the bubble growth and condensation will become longer, resulting in a significant impact on the pumping flow; different wall superheat has different optimized frequency, increasing superheat will bring increased pumping flow and pump pressure, the optimized driving frequency will be reduced; liquid supply phase is longer than pumping phase.

关键词： thermal bubble actuating valveless diffuser-nozzle micropump numerical simulation

蒸汽流速对旋叶式汽水分离器分离性能影响的数值模拟

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核动力工程 2016年第S2期37卷 111-115页

作者：李勇黄振袁德文中国核动力研究设计院中核核反应堆热工水力技术重点实验室成都610213

基于两流体模型和雷诺应力湍流模型,在不同的入口流速条件下,对旋叶式汽水分离器的分离过程进行了数值模拟,分析了蒸汽流速对不同直径液滴分离过程以及壁面附近液膜或高液滴浓度弥散层的影响规律。研究表明,蒸汽流速对分离性能的影响与... 详细信息

基于两流体模型和雷诺应力湍流模型,在不同的入口流速条件下,对旋叶式汽水分离器的分离过程进行了数值模拟,分析了蒸汽流速对不同直径液滴分离过程以及壁面附近液膜或高液滴浓度弥散层的影响规律。研究表明,蒸汽流速对分离性能的影响与液滴直径有关,当液滴直径处于某一区域时,蒸汽流速对分离性能的影响较明显,蒸汽流速越大,分离性能越好;当蒸汽流速较低时,在分离筒壁面出现液相流体累积。

关键词：蒸汽流速旋叶式汽水分离器分离性能

液相粘性对旋叶式分离器壁面液膜界面不稳定性的影响

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核动力工程 2015年第4期36卷 17-22页

作者：黄振肖泽军闫晓昝元锋李勇袁德文中国核动力研究设计院核反应堆热工水力技术重点实验室成都610041

对液相粘性条件下的旋叶式分离器壁面液膜稳定性进行研究。通过对粘性条件下液膜界面的受力和运动特性的分析,获得旋转流场中的气液界面动力学和运动学边界条件。利用势函数对动量方程和连续方程进行线性化处理,结合边界条件,建立粘性... 详细信息

对液相粘性条件下的旋叶式分离器壁面液膜稳定性进行研究。通过对粘性条件下液膜界面的受力和运动特性的分析,获得旋转流场中的气液界面动力学和运动学边界条件。利用势函数对动量方程和连续方程进行线性化处理,结合边界条件,建立粘性条件下的液膜界面色散方程,获得液膜界面稳定性的判定准则。结合液膜运动规律模型,编写液膜界面稳定性计算分析程序,对粘性条件下界面稳定性进行了分析,获得了液相粘性对旋叶式分离器内部液膜稳定性的影响规律。

关键词：粘性旋叶式分离器界面稳定性

制冷工质R1234yf和R32在MOF-74中的吸附储能研究

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核动力工程 2022年第3期43卷 1-6页

作者：张诚闫晓彭诗念袁德文刘文兴中国核动力研究设计院中核核反应堆热工水力技术重点实验室成都610213

利用流体分子在纳米多孔材料固体表面吸附分离过程中热能与表面能的相互转化,可以提高循环工质吸热量。采用分子模拟(分子动力学和巨正则蒙特卡洛)方法并结合吸附理论开展了R1234yf和R32在MOF-74中的吸附储能研究。在纯工质吸附中,发现... 详细信息

利用流体分子在纳米多孔材料固体表面吸附分离过程中热能与表面能的相互转化,可以提高循环工质吸热量。采用分子模拟(分子动力学和巨正则蒙特卡洛)方法并结合吸附理论开展了R1234yf和R32在MOF-74中的吸附储能研究。在纯工质吸附中,发现R32在MOF中的吸附量高于R1234yf的吸附量。制冷工质在Zn-MOF-74中的吸附量比在Co-MOF-74中的吸附量大,且R1234yf达到饱和吸附所需的压力低于R32在相应吸附剂内达到饱和所需压力值。而在混合工质吸附中,R1234yf的吸附量高于R32的吸附量,随着温度的增加,R1234yf的吸附量呈现逐步上升的趋势,而R32则逐渐减少。经储能计算表明,M-MOF-74(M=Co,Zn)颗粒质量分数越高,混合工质相变所需吸收热能越多。

关键词： R1234yf R32 MOF-74 吸附储能分子模拟

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基于分子动力学理论界面传质的过冷沸腾汽泡生长特性研究

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核动力工程 2015年第1期36卷 33-37页

作者：薛龙昌潘良明袁德文黄豪杰重庆大学动力工程学院重庆400044 中国北车集团大连机车研究所有限公司辽宁大连116021

基于分子动力学理论的准平衡态界面处界面蒸发/冷凝因素,以及汽泡底部微液层传热因素建立综合传热传质相变模型,对窄通道内汽泡过冷流动沸腾条件下的生长情况进行模拟。相变模型体现了汽泡底部微液层蒸发、近壁过热液体传热、汽泡顶部... 详细信息

基于分子动力学理论的准平衡态界面处界面蒸发/冷凝因素,以及汽泡底部微液层传热因素建立综合传热传质相变模型,对窄通道内汽泡过冷流动沸腾条件下的生长情况进行模拟。相变模型体现了汽泡底部微液层蒸发、近壁过热液体传热、汽泡顶部主流冷凝等多方面机制对汽泡生长的影响。模拟结果体现了汽泡底部微液层厚度的变化情况,与实验结果相吻合;微液层蒸发机制在汽泡生长初期对汽泡生长有较大影响,流道壁面效应对汽泡生长有显著影响。

关键词：汽泡生长过冷沸腾微液层窄通道

Stabilities of delay stochastic McKean-Vlasov equations in the G-framework

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Science China(Information Sciences) 2025年第1期68卷 255-277页

作者： Haiyan yuan Quanxin ZHU Department of Mathematics Heilongjiang Institute of Technology Key Laboratory of Computing and Stochastic Mathematics (Ministry of Education) School of Mathematics and Statistics Hunan Normal University

This article focuses on a type of stochastic Mc Kean-Vlasov equation in the G-framework(G-SMVE) and addresses the stability issue for delay stochastic Mc Kean-Vlasov equations in the G-framework(G-SMVDEs). Distribution dependence and uncertainty prevent us from directly applying the stochastic analysis method for stochastic Mc Kean-Vlasov equations(SMVEs)to G-SMVEs directly. To overcome this difficulty, we introduce definitions, including the derivative of a function with a law under the G-expectation and the Lions derivatives. Then we construct a new G-It? formula for G-SMVEs according to the G-It? formula for stochastic differential equations in the G-framework(G-SDEs) and the It? formula for SMVEs. Using the new G-It? formula and the Lyapunov functional method, we investigate the moment exponential stability and almost sure asymptotic stability of G-SMVDEs. To overcome the difficulty in obtaining the distribution dependence of the exact solution to the G-SMVDE, we introduce the empirical measure and the corresponding interacting particle system, and then prove the stability equivalence between the underlying G-SMVDE and the corresponding interacting particle system. Two examples are used to confirm our theoretical results.

关键词： delay stochastic McKean-Vlasov equations Wasserstein distance G-Brownian motion Lions derivative stability

竖直加热壁面上汽泡脱离及浮升点汽泡直径预测模型

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化工学报 2007年第2期58卷 347-352页

作者：潘良明陈德奇袁德文何英青季洪春重庆大学动力工程学院重庆400044

针对汽泡在脱离点和浮升点的力平衡特点，根据受力分析结果对汽泡的动量平衡方程进行了简化。提出了汽泡在竖直加热壁面上脱离和浮升的判据。采用Thorncroft的实验数据进行检验，结果发现，汽泡的脱离及浮升直径预测值与实验值误差在±2... 详细信息

针对汽泡在脱离点和浮升点的力平衡特点，根据受力分析结果对汽泡的动量平衡方程进行了简化。提出了汽泡在竖直加热壁面上脱离和浮升的判据。采用Thorncroft的实验数据进行检验，结果发现，汽泡的脱离及浮升直径预测值与实验值误差在±20％以内。模型分析结果表明，向上流动的汽泡脱离直径随平均流速的增加而减小，随壁面过热度的增加而增加；向下流动情况大致相同；但由于流动曳力对汽泡脱离的作用和浮力的作用相反，从而导致了在0．2～O．3m·s^-1流速范围内出现汽泡不脱离的现象。在向上流动条件下，由于汽泡脱离核化点后的滑动方向和主流方向一致，从而使得汽泡与流体间的相对速度减小，使浮升直径大大增加；向下流动时，汽泡浮升直径随平均流速和壁面过热的关系与脱离直径的变化趋势基本一致，但与壁面过热的关系没有脱离直径的明显。

关键词：汽泡动力学脱离直径分析模型流动沸腾

自然循环系统摇摆条件下棒束通道内传热特性研究

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原子能科学技术 2022年第8期56卷 1575-1583页

作者：毕景良谢峰黄彦平徐建军袁德文昝元锋中国核动力研究设计院中核核反应堆热工水力技术重点实验室四川成都610041

棒束燃料元件子通道间流体存在搅混与横向二次流,流动及阻力特性相较矩形通道、圆管等简单通道更为复杂。核动力舰船、船舶、小型浮动核电站等会受到海浪影响,经常处于倾斜、摇摆、垂荡等瞬变运动下。目前的相关研究多集中在低压工况的... 详细信息

棒束燃料元件子通道间流体存在搅混与横向二次流,流动及阻力特性相较矩形通道、圆管等简单通道更为复杂。核动力舰船、船舶、小型浮动核电站等会受到海浪影响,经常处于倾斜、摇摆、垂荡等瞬变运动下。目前的相关研究多集中在低压工况的研究领域,高温高压自然循环运动条件下的研究较少。本文采用实验研究方法,对自然循环系统摇摆条件下棒束通道内流动传热特性进行了研究,获得了过冷沸腾和饱和沸腾两种条件下摇摆角度和摇摆周期对棒束壁面温度变化和传热系数的影响,并获得了摇摆周期内棒束通道内的传热系数计算关系式。结果表明,饱和沸腾传热系数变化比过冷沸腾的剧烈;在本文实验工况范围内,棒表面传热系数波动幅值随着摇摆幅度的增大而增大;摇摆条件下棒束通道过冷沸腾和饱和沸腾工况时均传热系数基本不变。

关键词：棒束通道两相流摇摆运动自然循环流动传热

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双探针两相流测量机理的数值模拟

核动力工程 2016年第2期37卷 180-184页

作者：刘航潘良明邓佳佳袁德文黄彦平重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400044 中国核动力研究设计院中核集团核反应堆热工水力技术重点实验室成都610041

基于流体体积函数(VOF)模型,通过用户自定义标量方程(UDS),建立电导探针测量气-液两相流参数的基本模型。采用所建立的模型对垂直圆管气-液两相流双探头电导探针测量过程进行模拟,得到气泡流动过程中探针外部空间的电场分布。模拟结果显... 详细信息

基于流体体积函数(VOF)模型,通过用户自定义标量方程(UDS),建立电导探针测量气-液两相流参数的基本模型。采用所建立的模型对垂直圆管气-液两相流双探头电导探针测量过程进行模拟,得到气泡流动过程中探针外部空间的电场分布。模拟结果显示:气泡通过探针时会引起的电流电压的巨大变化;电流电压分布不受噪声信号、气泡形状变化以及电流电压信号响应滞后的影响。通过模拟得到,当气泡经过探针时会产生电流和电压的近方波信号,该结果能真实反映探针测量气-液两相流的基本过程。

关键词：双探头电导探针 VOF 气-液两相流电场模拟