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窄矩形多通道流动传热特性数值分析

核动力工程 2021年第S1期42卷 47-52页

作者：陈明鹏张彪谭思超袁东东黄慧剑杨小磊陈仕龙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 核安全与先进核能技术工信部重点实验室哈尔滨150001 中国核动力研究设计院成都610213

板状燃料组件内的流道为窄矩形通道,与常规通道内流动传热特性存在差异。为探究窄矩形多通道内的速度场和温度场特性以及分布规律,对窄矩形三通道流动传热特性进行数值模拟,将部分模拟结果与实验结果进行对比,对不同湍流模型的适用性进... 详细信息

板状燃料组件内的流道为窄矩形通道,与常规通道内流动传热特性存在差异。为探究窄矩形多通道内的速度场和温度场特性以及分布规律,对窄矩形三通道流动传热特性进行数值模拟,将部分模拟结果与实验结果进行对比,对不同湍流模型的适用性进行对比研究。结果表明:三通道组件各通道内速度分布数值计算结果与实验结果符合较好;各通道内阻力特性不一,通道间明显存在流量再分配现象;采用雷诺应力模型所得计算结果与经典摩擦阻力公式计算结果相差较小,且涡结构和速度场较为精细;不同流道间的温度分布较为相似,热区均出现在两侧通道出口位置的中部和近壁面处,因此两侧通道应为高温区的重要关注点。

关键词：板状燃料元件稳态模拟速度场温度场模型验证

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大管径管束外含空气的蒸汽冷凝传热特性分析

哈尔滨工程大学学报 2023年第7期44卷 1234-1241页

作者：彭翔边浩志吴桐雨周书航曹夏昕哈尔滨工程大学核科学与技术学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学黑龙江省核动力装置性能与设备重点实验室黑龙江哈尔滨150001

管束外含大量空气的蒸汽冷凝传热是非能动安全壳热量导出系统运行过程中的一个重要现象,它直接影响该系统向外界导出热量的效率。本文采用数值模拟的方法对大管径管束(d=38 mm)外含大量空气的蒸汽冷凝传热特性进行了分析。结果表明:此... 详细信息

管束外含大量空气的蒸汽冷凝传热是非能动安全壳热量导出系统运行过程中的一个重要现象,它直接影响该系统向外界导出热量的效率。本文采用数值模拟的方法对大管径管束(d=38 mm)外含大量空气的蒸汽冷凝传热特性进行了分析。结果表明:此工况下,顺排管束的平均传热系数优于叉排管束,且提高幅度随管间距的增大而减小;管束的平均换热系数随管间距的增大而增大,在管间距为3 d时,除管束中心的3根传热管外,其余传热管上的冷凝换热系数均大于单管。

关键词：蒸汽冷凝不凝性气体大管径排列方式管间距管束列数换热系数数值模拟

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竖直管外含空气蒸汽冷凝-层流液膜耦合分析

哈尔滨工程大学学报 2023年第7期44卷 1188-1193页

作者：周书航边浩志吴桐雨李文涛丁铭哈尔滨工程大学核动力装置性能与设备黑龙江省重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学核科学与技术学院黑龙江哈尔滨150001

由于空气的存在,目前含空气蒸汽冷凝数值分析中常忽略液膜,为弥补含空气蒸汽冷凝研究中忽略液膜的不足,本文提出了一种竖直管外含空气蒸汽冷凝-层流液膜耦合修正模型并进行了分析。结果表明:该模型能在广的参数范围内较好地预测COAST实... 详细信息

由于空气的存在,目前含空气蒸汽冷凝数值分析中常忽略液膜,为弥补含空气蒸汽冷凝研究中忽略液膜的不足,本文提出了一种竖直管外含空气蒸汽冷凝-层流液膜耦合修正模型并进行了分析。结果表明:该模型能在广的参数范围内较好地预测COAST实验结果,偏差在10%以内。此外,得到了液膜效应的作用机制,发现液膜对换热既有强化作用也有抑制作用,强化作用主要源于液膜沿壁面加速引起的对流强化,抑制作用主要源于液膜增厚引起的导热恶化。当空气质量分数小于0.5时,液膜的热阻占比会快速增加,最高可达60%以上,液膜将不可忽略。基于液膜效应的分析,划分了COAST实验液膜流态区域范围。当处在高压、高蒸汽浓度下,管外液膜将不限于层流,部分高度会达到湍流态。

关键词：液膜蒸汽冷凝数值模拟层流压力空气质量分数过冷度竖直管

鞘气辅助空气动力学透镜聚焦的干法气溶胶喷印实验研究

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中国机械工程 2024年第1期35卷 152-159页

作者：舒霞云王策常雪峰钟智东唐毅泉厦门理工学院机械与汽车工程学院厦门361024 精密驱动与传动福建省高等学校重点实验室厦门361024 厦门市智能制造高端装备研究重点实验室厦门361024 集美大学海洋装备与机械工程学院厦门361021

针对气溶胶喷印技术中油墨存储条件苛刻和溶剂、表面活性剂去除等问题,提出了一种鞘气辅助空气动力学透镜聚焦的纳米粉末气溶胶喷印装置,建立了气溶胶喷印系统,探究了喷印速度、鞘气/载气体积流量比值对系统喷印效率、线条形貌的影响。... 详细信息

针对气溶胶喷印技术中油墨存储条件苛刻和溶剂、表面活性剂去除等问题,提出了一种鞘气辅助空气动力学透镜聚焦的纳米粉末气溶胶喷印装置,建立了气溶胶喷印系统,探究了喷印速度、鞘气/载气体积流量比值对系统喷印效率、线条形貌的影响。通过激光烧结实验及电化学性能测试实验,分析了激光处理对气溶胶喷印线条电阻率、微观形貌、氧化程度的影响。实验结果表明:当喷印速度为19.20 mm/min、鞘气/载气体积流量比值为2.65时,获得了最小宽度为56.52μm的喷印线条;激光处理后,喷印线条中的纳米银粉末颗粒融化团聚并形成丝状物互相黏结,显著降低喷印线条的电阻率。

关键词：干法气溶胶喷印空气动力学透镜鞘气辅助聚焦喷印线条形貌激光烧结

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冷凝面形状影响含空气蒸汽冷凝特性数值分析

哈尔滨工程大学学报 2023年第7期44卷 1194-1200,1226页

作者：周书航丁铭李文涛彭翔边浩志哈尔滨工程大学核动力装置性能与设备黑龙江省重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学核科学与技术学院黑龙江哈尔滨150001

为评估蒸汽在不同形状壁面的冷凝特性,本文基于不同壁面(单管、平板、圆柱、球形)在压力为0.1~1.6 MPa、空气质量分数为0.1~0.9、过冷度为10~80℃的参数范围,开展了含空气蒸汽冷凝数值分析。结果表明:冷凝面形状对蒸汽冷凝特性有显著影... 详细信息

为评估蒸汽在不同形状壁面的冷凝特性,本文基于不同壁面(单管、平板、圆柱、球形)在压力为0.1~1.6 MPa、空气质量分数为0.1~0.9、过冷度为10~80℃的参数范围,开展了含空气蒸汽冷凝数值分析。结果表明:冷凝面形状对蒸汽冷凝特性有显著影响,主要可分为曲率效应和结构效应的影响。基于2种效应提出了曲率强化因子和结构强化因子,发现曲率强化因子与压力、过冷度呈负相关关系,与空气质量分数呈正相关关系;结构强化因子与压力、过冷度、空气质量分数均呈正相关关系。曲率效应引发的强化效果最大可达16%,结构效应引发的强化作用最大可达32%。此外,单管换热性能最佳,圆柱与平板其次,球形面换热性能最低。

关键词：冷凝面形状蒸汽冷凝数值模拟气体压力过冷度空气质量分数曲率效应结构效应

全厂断电事故下壳内热工水力与非能动安全壳热量导出系统耦合特性实验研究

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哈尔滨工程大学学报 2023年第7期44卷 1096-1103页

作者：李伟初炜钰丛继东张楠孟兆明孙中宁哈尔滨工程大学黑龙江省核动力装置性能与设备重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学核科学与技术学院黑龙江哈尔滨150001

为研究全厂断电始发的严重事故下安全壳内热工水力与非能动安全壳热量导出系统的耦合特性,本文利用PANGU安全壳综合试验装置研究了全厂断电事故工况下壳内温度分布特性、氦气分布特性以及壳内流场特性,并分析了非能动安全壳热量导出系... 详细信息

为研究全厂断电始发的严重事故下安全壳内热工水力与非能动安全壳热量导出系统的耦合特性,本文利用PANGU安全壳综合试验装置研究了全厂断电事故工况下壳内温度分布特性、氦气分布特性以及壳内流场特性,并分析了非能动安全壳热量导出系统在安全壳与非能动安全壳热量导出系统耦合的复杂热工水力环境下的工作状态。结果表明:在全厂断电事故工况下,非能动安全壳热量导出系统具有足够的排热能力,能够保证安全壳的压力峰值小于设计值,且具有足够的安全裕量。随着事故进程的发展,壳内温度分布逐渐趋于均匀。氦气受到壳内内部环流的作用以及浓度扩散的影响,其分布不均匀性在氦气停止输入后逐渐降低。

关键词：全厂断电事故安全壳非能动安全壳热量导出系统耦合特性热工水力特性实验装置氦气分布壳内流场

不同管径管外含空气/CO_(2)蒸汽冷凝传热特性分析

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哈尔滨工程大学学报 2023年第7期44卷 1220-1226页

作者：彭翔边浩志周书航李文涛曹夏昕哈尔滨工程大学核科学与技术学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学黑龙江省核动力装置性能与设备重点实验室黑龙江哈尔滨150001

当反应堆发生严重事故时,堆芯熔融物可能与安全壳中的混凝土发生相互作用,产生大量CO_(2)并释放到安全壳的气空间中。为了研究CO_(2)对安全壳内蒸汽冷凝的影响,本文采用数值模拟的方法对不同管径条件下竖直圆管外含空气/CO_(2)的蒸汽冷... 详细信息

当反应堆发生严重事故时,堆芯熔融物可能与安全壳中的混凝土发生相互作用,产生大量CO_(2)并释放到安全壳的气空间中。为了研究CO_(2)对安全壳内蒸汽冷凝的影响,本文采用数值模拟的方法对不同管径条件下竖直圆管外含空气/CO_(2)的蒸汽冷凝传热特性进行了数值模拟分析,考察了CO_(2)浓度的变化在不同条件下对含不凝性气体的蒸汽冷凝的影响。研究结果表明:在不同管径条件下,CO_(2)的存在都会增大冷凝传热系数,提升幅度可达30%以上。此外,传热管管径与CO_(2)的引入都不会改变局部冷凝传热系数在传热管轴向上的分布趋势,即由传热管顶部至底部,局部冷凝传热系数先迅速降低后缓慢增大。

关键词：竖直圆管蒸汽冷凝不凝性气体二氧化碳多组分气体不同管径换热系数数值计算

失水事故下安全壳内热工水力与非能动安全壳热量导出系统耦合特性

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哈尔滨工程大学学报 2023年第7期44卷 1104-1111页

作者：初炜钰丛继东李文涛张楠孟兆明哈尔滨工程大学黑龙江省核动力装置性能与设备重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学核科学与技术学院黑龙江哈尔滨150001

为研究冷管段失水事故下安全壳内热工水力特性、非能动安全壳热量导出系统的耦合特性与失水事故后安全壳的响应特性,本文基于相似理论建立了一套大比例安全壳综合试验装置。通过该实验装置获得压力、壳内气体温度、壳内气体成分与浓度... 详细信息

为研究冷管段失水事故下安全壳内热工水力特性、非能动安全壳热量导出系统的耦合特性与失水事故后安全壳的响应特性,本文基于相似理论建立了一套大比例安全壳综合试验装置。通过该实验装置获得压力、壳内气体温度、壳内气体成分与浓度等参数,对安全壳大空间内温度分布、不凝结气体分布以及壳内流场的特性进行研究。结果表明:在安全壳与非能动安全壳热量导出系统耦合作用下,非能动安全壳热量导出系统具有足够的排热能力,可以确保事故工况下安全壳内压力得到有效抑制,壳峰值压力均低于设计限值,且具有足够的安全裕量。同时,随着喷放进入后期,壳内温度与不凝结气体分布的不均匀性逐渐降低,壳内呈现环流状态。本文也可为后续自主开发模拟带有非能动安全壳热量导出系统的安全壳内热工水力行为的程序提供有力的支持,进而提高我国核电设计能力与技术水平。

关键词：失水事故安全壳非能动安全壳热量导出系统耦合特性热工水力特性实验装置不凝结气体壳内流场