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摇摆条件下自然循环驱动力和阻力特性研究

原子能科学技术 2023年第S01期57卷 89-97页

作者：白清城谢添舟徐建军唐瑜陈鑫张婷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610213

本文以典型自然循环回路为对象,建立了摇摆条件下自然循环工况驱动力和阻力模型,与实验数据对比符合很好。利用模型分析发现,摇摆条件下自然循环驱动力和系统流量周期性波动,随着摇摆幅度增大和周期缩短,驱动力和流量的波动幅度增大。... 详细信息

本文以典型自然循环回路为对象,建立了摇摆条件下自然循环工况驱动力和阻力模型,与实验数据对比符合很好。利用模型分析发现,摇摆条件下自然循环驱动力和系统流量周期性波动,随着摇摆幅度增大和周期缩短,驱动力和流量的波动幅度增大。驱动力为重位驱动力、向心驱动力及切向驱动力之和,现有工况范围内,向心驱动力可忽略不计,总驱动力受重位驱动力和切向驱动力的耦合作用影响。摇摆条件下自然循环系统两相流动总压降及各分压降周期性波动,系统位差及通道内平均密度的变化引起了两相重位压降、加速压降、摩擦压降发生周期性波动。

关键词：摇摆条件自然循环驱动力阻力

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摇摆条件下窄矩形通道内流动传热特性数值模拟

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核动力工程 2013年第4期34卷 84-89页

作者：李隆键董相禄马建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核反应堆热工水力技术重点实验室成都610041

建立窄矩形通道在摇摆条件下湍流流动的物理数学模型,应用数值分析方法模拟窄矩形通道的三维非稳态流动的传热过程;考察摇摆条件下通道内流动阻力和换热性能及其随雷诺数Re、摇摆周期T及摇摆幅度max影响的变化规律。结果表明,摇摆状态... 详细信息

建立窄矩形通道在摇摆条件下湍流流动的物理数学模型,应用数值分析方法模拟窄矩形通道的三维非稳态流动的传热过程;考察摇摆条件下通道内流动阻力和换热性能及其随雷诺数Re、摇摆周期T及摇摆幅度max影响的变化规律。结果表明,摇摆状态下窄矩形通道内速度场呈周期性变化;时均摩擦系数favg和时均努塞尔数Nuavg比非摇摆工况下的结果大,Nuavg满足拟合公式0.851 0.4Nu 0.023Re Pr;在相同Re和摇摆周期T下,通道内流体摩擦压降和Nu的变化幅值随max的增大而增大,其变化周期等于T;在相同Re和max下,摩擦压降pf和Nu的变化幅值随T的增大而减小,其变化周期等于T。

关键词：窄矩形通道摇摆条件流动与传热数值模拟

摇摆条件下小型反应堆堆芯入口流量分配特性数值分析

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核动力工程 2022年第5期43卷 89-94页

作者：刘懿锐董秀臣张鑫袁江涛海军潜艇学院山东青岛266199

为研究摇摆条件下小型反应堆强迫循环时堆芯入口处冷却剂的流量分配特性,采用数值计算的方法,使用计算流体力学(CFD)软件STAR-CCM+建立小型反应堆模型,完成模型验证,开展摇摆条件下反应堆堆芯入口流量分配特性研究。结果表明,堆芯入口... 详细信息

为研究摇摆条件下小型反应堆强迫循环时堆芯入口处冷却剂的流量分配特性,采用数值计算的方法,使用计算流体力学(CFD)软件STAR-CCM+建立小型反应堆模型,完成模型验证,开展摇摆条件下反应堆堆芯入口流量分配特性研究。结果表明,堆芯入口位置距摇摆轴的距离越大,摇摆幅度越大,堆芯入口冷却剂流量波动越大;长周期摇摆对流量影响较小,但随着摇摆周期减小,冷却剂流量会发生跃变。堆芯入口冷却剂分布不均匀程度随摇摆幅度的增加而增加,但对摇摆周期变化并不敏感。

关键词：小型反应堆流量分配摇摆条件强迫循环

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摇摆条件下螺旋管内两相流动不稳定性研究

核动力工程 2024年第5期45卷 85-91页

作者：鲜麟程坤冉旭吴丹严俊杰乔守旭西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049 中国核动力研究设计院成都610213 哈尔滨工程大学哈尔滨150001

螺旋管蒸汽发生器具有结构紧凑、换热能力强的优势,在反应堆的设计中应用越来越广泛,但运行在海洋条件下,其流动传热特征与直管流道式换热设备有差异,特别是在摇摆条件下的两相流动不稳定性,针对其试验研究尚不充分。本文针对单根螺旋... 详细信息

螺旋管蒸汽发生器具有结构紧凑、换热能力强的优势,在反应堆的设计中应用越来越广泛,但运行在海洋条件下,其流动传热特征与直管流道式换热设备有差异,特别是在摇摆条件下的两相流动不稳定性,针对其试验研究尚不充分。本文针对单根螺旋管的两相流动不稳定性开展了静态和摇摆条件下的试验研究,研究了在不同加热功率水平下,其由单相流动过渡至密度波型脉动,进而过渡至压力降型脉动的过程。静止条件下在加热功率较低时,螺旋管内单相流动各参数波动范围在1%以内,当加热功率达到11 kW时产生了周期为4.4 s的密度波型脉动,当加热功率达到13 kW时,出现了周期约34.3 s的压力降型脉动。在摇摆条件下,摇摆运动与脉动产生了显著的复合效应,波动周期和幅值均发生了变化,通过对试验数据的研究和处理,获取了螺旋管内两相流动不稳定性的周期和频率等特征,揭示了引起其与直管流道中的两相流动不稳定性现象差异的机理,以及摇摆条件对两相流动不稳定性的影响机制。

关键词：螺旋管摇摆条件两相流动不稳定性

摇摆条件下竖直圆管内干涸型临界沸腾的数值研究

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核动力工程 2022年第5期43卷 63-69页

作者：祁伟步珊珊李振中马在勇张卢腾陈德奇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

针对摇摆条件下竖直圆管内干涸型临界热流密度(Dryout CHF)进行了三维数值计算,研究了摇摆条件下竖直圆管内相态分布特性、圆管内临界热流密度(CHF)的位置以及最高壁面温度,同时对管壁沿程换热系数特性进行了分析。结果表明:在摇摆条件... 详细信息

针对摇摆条件下竖直圆管内干涸型临界热流密度(Dryout CHF)进行了三维数值计算,研究了摇摆条件下竖直圆管内相态分布特性、圆管内临界热流密度(CHF)的位置以及最高壁面温度,同时对管壁沿程换热系数特性进行了分析。结果表明:在摇摆条件下,圆管内相分布呈现周期性变化,CHF的位置也会发生周期性变化;同时发现摇摆运动会导致壁面最高温度更高,因此摇摆条件会使沸腾临界现象更严重。随着流型转变和沸腾传热机制的变化,管壁换热系数沿流动方向也会显著变化。本研究可以为摇摆条件下Dryout CHF的数值预测提供参考。

关键词：干涸型临界热流密度(Dryout CHF) 摇摆条件壁面温度换热系数

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摇摆条件下3×3棒束腐蚀产物沉积生长特性研究

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核技术 2024年第11期47卷 150-158页

作者：王国莲刘晓晶何辉上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 上海市数值反应堆技术融合创新中心上海200240

典型海洋摇摆对压水堆堆芯的热工水力特性有显著影响,从而导致一回路腐蚀产物的沉积生长规律发生变化。本文基于数据交换方法,通过多尺度耦合建立反应堆一回路系统模型,将摇摆条件下的冷却剂流动数学模型和腐蚀产物沉积生长模型加入模拟... 详细信息

典型海洋摇摆对压水堆堆芯的热工水力特性有显著影响,从而导致一回路腐蚀产物的沉积生长规律发生变化。本文基于数据交换方法,通过多尺度耦合建立反应堆一回路系统模型,将摇摆条件下的冷却剂流动数学模型和腐蚀产物沉积生长模型加入模拟中,对摇摆条件下3×3棒束上腐蚀产物的生长过程进行了研究。结果表明,摇摆会导致冷却剂流速和棒外壁温发生周期性变化,流量脉动和温度波动会加剧摇摆切线方向上的剥蚀作用,削弱沉积过程。在轴向高度较低的通道截面上,靠近外围绝热壁面的棒表面上生长的多孔介质沉积层(Chalk River Unidentified Deposit,CRUD)最厚;在轴向高度较高的通道截面上,所有位置的棒上的CRUD分布规律趋于一致,并且在燃料棒周向的分布体现在极坐标系中呈现出趋近于椭圆形的规律。

关键词：摇摆条件多尺度耦合 CRUD生长 3×3棒束通道热工水力特性

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摇摆条件下热工水力程序的研制与验证

原子能科学技术 2012年第1期46卷 15-19页

作者：鄢炳火于雷海军工程大学核能科学与工程系湖北武汉430033

在RELAP5/MOD3.3程序的基础上,通过添加计算摇摆因素的模块和引入新的流动传热模型以对原程序进行修正,从而建立了摇摆条件下的热工水力分析程序。利用实验结果对理论模型和程序计算结果进行了校核和验证。结果表明:本文采用的流动传热... 详细信息

在RELAP5/MOD3.3程序的基础上,通过添加计算摇摆因素的模块和引入新的流动传热模型以对原程序进行修正,从而建立了摇摆条件下的热工水力分析程序。利用实验结果对理论模型和程序计算结果进行了校核和验证。结果表明:本文采用的流动传热模型可准确计算出摇摆条件下的摩擦阻力系数和传热系数,建立的热工水力分析程序也可对摇摆条件下的热工水力系统进行模拟。

关键词：摇摆条件热工水力验证

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摇摆条件对稠密栅元内流动的影响

核动力工程 2011年第6期32卷 76-80页

作者：鄢炳火顾汉洋于雷海军工程大学武汉430033 上海交通大学上海200240

利用非稳态雷诺平均模拟(URANS)对摇摆条件下稠密栅元内的流体波动和大尺度相干结构进行理论分析,计算结果与实验值非常接近。摇摆运动会对流体波动和相干结构产生影响,摇摆条件下的流体波动周期比稳态条件下的流体波动周期略大10%。摇... 详细信息

利用非稳态雷诺平均模拟(URANS)对摇摆条件下稠密栅元内的流体波动和大尺度相干结构进行理论分析,计算结果与实验值非常接近。摇摆运动会对流体波动和相干结构产生影响,摇摆条件下的流体波动周期比稳态条件下的流体波动周期略大10%。摇摆条件下流体的相干速度与稳态条件下的相干速度之间有一定的差异。最小相干主流速度位于流道中央,最大的相干主流速度位于流道中央与间隙区的过渡区域。但是摇摆运动对稠密栅元内的流体流动和传热特性的影响比较小。

关键词：摇摆条件湍流稠密栅元

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摇摆条件下棒束通道流场特性研究

核动力工程 2023年第S01期44卷 35-39页

作者：齐超李鑫谭思超程坤乔守旭黑龙江省核动力装置性能与设备重点实验室哈尔滨工程大学哈尔滨150001 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成都610213

由于海洋条件下反应堆处于非稳态工况,会产生倾斜、摇摆、起伏等运动,这些运动将会在棒束通道中引入额外的惯性力场,对棒束通道中的流场会有额外的影响,因此有必要对摇摆条件下的棒束通道进行研究。本文基于粒子图像测速(PIV)技术开展... 详细信息

由于海洋条件下反应堆处于非稳态工况,会产生倾斜、摇摆、起伏等运动,这些运动将会在棒束通道中引入额外的惯性力场,对棒束通道中的流场会有额外的影响,因此有必要对摇摆条件下的棒束通道进行研究。本文基于粒子图像测速(PIV)技术开展了摇摆条件下节径比为1.326的棒束通道内流场分布特性研究。对比了相同流量条件下稳态工况与瞬态工况下流场分布差异,分析了同一加速度时棒束通道内不同位置的流场分布特征。实验结果表明:摇摆运动对棒束通道中部的影响较小,对通道两侧的影响较大。通道两侧的速度场呈现周期性波动,波形为反相。在流量较低的情况下会出现倒流现象,但定位格架此时对上游并未造成横向速度影响。研究表明摇摆运动引起的流场变化与脉动流引起的流场变化有较大差异,其中脉动流造成的速度场变化是均匀脉动的,而摇摆引起的速度场是在通道两侧呈现反相波动。

关键词：棒束通道摇摆条件粒子图像测速(PIV) 定位格架