高温气冷堆螺旋管直流蒸汽发生器时域模型

螺旋管直流蒸汽发生器(SG)是高温气冷堆核电站的关键部件。为研究SG内氦气、水/蒸汽流动和换热的动态过程,该文建立了SG时域模型并编制了计算程序。其中,水/蒸汽两相流采用一维漂移流模型描述;氦气采用一维、可压缩流动模型描述;两侧流体与管壁的换热系数和流动阻力系数采用经验关系式计算。求解方法采用适用于动态、低速、可压缩流动的压力修正算法,以克服低Mach数造成的数值不稳定。采用此模型计算了THTR-300SG温度分布,计算结果与实验结果相比平均温度误差小于10℃。动态计算结果表明,此模型可以捕捉到规律的两相流脉动。利用此模型可以进行SG热工设计、不稳定性分析以及电站系统的工艺设计。     

过冷沸腾蒸汽-水两相流真实含汽率模型

过冷沸腾蒸汽水两相流相分布特性计算对核反应堆的热工设计与安全分析非常重要。该研究建立了计算过冷沸腾真实含汽率的非线性热平衡微分方程;基于在过冷沸腾起始点和饱和沸腾起始点分别存在2个拐点的特点,提出了高、低入口过冷度工况下沸腾流道内真实含汽率计算模型,模型中同时给出了饱和沸腾起始点的计算公式。根据该模型获得真实含汽率后可采用漂移流模型得出真实空泡率。在较大的压力、质量流速和热流密度工况范围内的该模型计算结果与现有的大量蒸汽水空泡率实验数据一致性较好。     

均速管流量计用于两相流流量测量的研究

本文对均速空在空气-水、蒸汽-水两相流流量测量中的应用进行了研究。导出了相应的数学模型,并通过实验进行了验证和修正。采用了两种型式的均速管,并简单讨论了在两相流应用中均速管的开孔方法。实验结果证明,均速管在两相流测量中的应用是可行的,具有很好的实用性。     

水-气二相流本构模型参数的反演识别

在地下水多相流问题的模拟研究中,需要确定各相流体的本构模型参数.为此,首先通过非稳定水-气二相流试验获取砂土中水-气二相流动过程的试验数据,然后建立考虑水相、气相流动及相互溶混的水-气二相流数学模型,采用Marquart-Levenberg最优化算法建立水-气二相流本构关系模型参数反演模型,结合非稳定水-气二相流的试验数据,对水-气二相流本构关系模型（VG和VGM）参数进行了反演识别,得到了与试验中土样相关的水-气二相流本构关系模型参数的最优估计值.将所得到的水-气二相流本构关系模型参数的最优估计值代入到水-气二相流数值模拟模型中,对该非稳定水-气二相流试验过程进行模拟,将对应的模拟值与试验过程的观测值进行对比分析,二者吻合较好,证明了最优参数估计值的准确性和参数反演识别模型的有效性.该研究成果可以为确定多相流系统中与各相流体（包括水相、气相和非水相流体（NAPL））有关的本构关系提供帮助和技术支持.     

相间滑移对喷油器喷孔内空化现象数值模拟研究的影响

针对喷孔内空化现象影响喷雾特性进而影响发动机经济及排放性能的问题,利用ANSYS_Fluent 15.0软件,在湍流计算采用realizable k-ε模型、空化计算采用S-S模型(Schnerr and Sauer Model)的基础上,基于均相流及双欧拉两相流模型建立了2种喷油器喷孔内空化现象数值模拟模型。基于均相流的模型认为液相与蒸汽相流速相同,即不考虑相间滑移的影响;基于双欧拉两相流的模型认为液相与蒸汽相拥有不同的流速,即考虑相间滑移的影响。2种模型的计算与试验结果对比分析显示:在相同边界条件下,2种模型的计算结果存在显著差异,考虑相间滑移的计算结果与试验结果吻合良好,既能反映喷孔内空化现象的变化趋势,也可获得准确的空化特征长度,未考虑相间滑移的计算结果仅可反映喷孔内空化现象的变化趋势,但2种模型均不能捕捉到喷孔内空化区域末端的小型空化团分离现象。该结果表明,在空化现象数值模拟研究中,强湍流作用下蒸汽相的运动状态完全受液相支配,而液相运动状态不受蒸汽相影响的这一结论,并非在所有流动状态下均成立。     

循环水系统两相瞬变流计算

针对泵系统由于突然失出现的两相瞬变流的计算，提出了含有气候释放的蒸汽穴模型，以计算释放气体分布整个管线且波速是变化的情况，并用该模型对某火电厂循环水系统进行了计算和分析。     

循环水系统两相瞬变流计算

针对泵系统由于突然失电出现的两相瞬变流的计算，提出了含有气体释放的蒸汽穴模型，以计算释放气体分布整个管线且波速是变化的情况，并用该模型对某火电厂循环水系统进行了计算和分析     

水平并联管系统中两相流流量分配的理论及实验研究

在空气－水两相流试验台上，对水平放置集箱的Ｕ型和Ｚ型并联管系统中的两相流流量分配特性进行了理论和实验研究，着重对水平并联管中两相流流量分配规律进行了理论上的分析和推导，得到了计算各支管流量的计算式，并用实验进行验证，其计算结果和实验结果符合较好，研究结果对两相流并联管束的工程设计具有重要的参考价值。     

HTR-10蒸汽发生器试验回路及其水动力特性分析

１０ＭＷ高温气冷堆（ＨＴＲ－１０）蒸汽发生器的两相流动稳定性问题是设计中必须考虑的问题，文中分析了ＨＴＲ－１０蒸汽发生器恒热流和强迫循环一次热源的静态水动力特性。论述了用恒热流所得判别各类稳定性准则作为Ｈｅ加热的ＨＴＲ－１０蒸汽发生器设计依据是不足的。有必要进行Ｈｅ加热ＨＴＲ－１０蒸汽发生器工程模型两相流稳定性试验。还介绍了ＨＴＲ－１０蒸汽发生器工程模型试验回路及本体，以及在该试验回路上预期达到研究成果。     

矩形通道内蒸汽射流凝结换热面积的实验研究

针对超声速气液两相流升压装置内高速蒸汽射流凝结现象,在蒸汽质量流率为200~600kg·m-2·s-1、入口过冷水质量流率为4~18t·m-2·s-1、入口过冷水温度为20~50℃的条件下,使用矩形截面蒸汽喷嘴和混合腔进行了可视化实验研究;采用热平衡相变模型计算了蒸汽射流凝结的换热面积,给出了换热面积随汽水参数的变化规律,并建立了预测归一化换热面积的实验关联式。研究结果表明:蒸汽喷嘴截面形状对射流凝结流场结构影响不大,气液两相区是蒸汽凝结的主要区域,蒸汽在气液两相区内以小气泡的形式与过冷水完成能量交换,换热面积随蒸汽质量流率和过冷水温度的增加而增加,随过冷水质量流率的增加而减小。实验中测得的换热面积在2.4×10-3~7.8×10-3 m2之间,换热面积实验关联式预测值与实验值的误差在±10%以内。本文研究结果对超声速气液两相流升压装置的优化设计和安全运行具有重要意义。     

变截面通道内超音速两相流极限升压能力研究

根据质量、动量、能量守恒方程建立了变截面通道内超音速汽液两相流升压装置的极限升压能力计算数学模型．计算及研究表明：极限升压能力随变截面混合腔喉部直径、被升压的低压水流量和蒸汽喷嘴压比增加而降低，随环形水喷嘴间隙的变化出现了最小值；计算得出变截面超音速汽液两相流装置的极限升压能力可达26；在设计升压装置时应尽可能选取较大的蒸汽喷嘴压比和较小的环形水喷嘴间隙。同时给出了变截面混合腔喉部直径的设计原则。研究结果对变截面通道内超音速汽液两相流升压技术的应用有重要意义。     

基于FLOWNEX的AP1000常规岛热力系统全范围建模及瞬态工况模拟

常规岛热力系统全范围快速建模对于常规岛的安全设计有重要意义.以主给水管道破裂事故为例,按照纵深防御的要求,第一跨防水淹设计基准是保证布置在第一跨的设备冷却水系统(component cooling water system,CCS)CCS泵组功能不会因为水淹工况而丧失.因此,建立完整的常规岛二回路汽水系统工质流动模型,并进一步确定泄漏量最大的主给水管道破裂工况,能为AP1000及后续电厂的常规岛主厂房第一跨防水淹设计提供数据支撑和指导策略.基于FLOWNEX计算软件,通过建立汽轮机、汽水分离再热器、凝汽器、除氧器、高低压加热器、主泵、凝结水泵等部件的关键模型,完成AP1000二回路汽水系统建模,实现了对凝汽器水位、除氧器水位、抽汽量等关键参数的模拟,并实现了对泵跳闸等关键控制逻辑的建模,通过简单修改边界条件即可实现不同功率台阶的切换以及功率的瞬态变化.模型稳态计算工况与热力系统平衡图符合较好,降功率瞬态计算快速准确,为下一步事故工况的建模计算提供了模型基础.     

船用螺旋桨理论及其应用研究进展

论述了船用螺旋桨理论设计与计算研究的进展；讨论了升力面理论方法中尾涡模式函数，面元法中的随边库塔条件的数值处理，以及纳维-斯托克斯方程方法中流域计算匹配的数值方法；给出了相关理论方法在螺旋桨水动力性能黏性修正、翼剖面二相流水动力计算和新型螺旋桨叶剖面设计开发研究中的应用实例．应用计算表明，所提供的数值方法是有效的．有关螺旋桨水动力性能的黏性修正、叶剖面二相流计算和桨叶叶剖面设计等方法，对于工程应用具有参考价值．     

Two-Phase Flow Modeling in a Single Closed Loop Pulsating Heat Pipes

Mathematical modeling of pulsating heat pipes through 'first’ principles is a contemporary problem which remains quite elusive. Simplifications and assumptions made in all the modeling approaches developed so far render them unsuitable for engineering design. In this paper, a more realistic modeling scheme is presented which provides considerable try for thought toward the next progressive step. At high enough heat flux level, closed loop pulsating heat pipes experience a bulk internal unidirectional fluid circulation. Under such a condition, conventional two-phaseflow modeling in capillary tubes may be applied. This has been attempted for single-loop PHPs. A homogeneous model and a separated two-fluid flow model based on simultaneous conservation of mass, momentum and energy, have been developed for an equivalent 'open flow' system. The model allows prediction of two-phase flow parameters in each subsection of the device thereby providing important insights into its operation. The concept of 'void fraction constraint'in pulsating heat pipe operation is introduced and its relevance to future modeling attempts is outlined.     

螺旋管内高压汽水两相流传热恶化规律的研究

报导了在西安交通大学高压汽水实验回路上进行的垂直螺旋管内汽水两相流传热试验研究，试验得出了沿螺旋管长度方向及圆周方向的壁温分布特性，由此确定了发生传热恶化的临界干度及其位置，在试验数据的基础上，得到了计算临界干度的经验公式，为螺旋管圈换热设备的设计提供了必要的依据。     

用均速管测量汽水两相流体的流量或干度

本文从分相动量模型出发,提出了用均速管对汽液两相流体进行单参数测量的关系式,分析了动量交换因子J和滑移比s的影响,并进行了试验研究。结果表明:在干度x为0.85～1的范围内,用均速管进行汽液双相流体的单参数测量并用分相模型处理数据时,均方差为2.81%;用均相模型处理数据时,均方差为5.18%。     

多孔介质汽-水相对渗透率研究进展

 汽-水相对渗透率常用于解决高温地热(高温水热型地热、干热岩)储层系统中汽-水两相流渗流问题,是地热开发资源量计算、动态分析、地热储层数值模拟等方面不可或缺的参数。在阐述地热系统汽-水相对渗透率产生机制及其重要性的基础上,总结了该研究领域的最新研究进展,并从实验测定、数值模拟等方面提出了进一步开展研究的相关建议。     

三维流固两相流的颗粒群轨道柔性模型

为解决工程应用中三维流固两相流动力学建模的难题,提出了基于离散单元法(DEM)的颗粒群轨道柔性模型．即在Euler坐标系中表达流体连续相,在Lagrangian坐标系中运用DEM表达颗粒离散相,从而简单且有效地解决了三维流固两相流中颗粒相和流体相间的双向耦合和求解问题,同时以三维管道中气固两相流的建模和典型实例,可视化地说明了该方法的有效性．     

In-situ measurement of droplet size distribution by light scattering method

Inversion of droplet size distribution in two-phase flow from light scattering has been considered involved because it is in general reduced to the solution of Fredholm integral equation of the first kind that was always ill-posed. By using the Rosin-Rammler distributiona priori as the particulate size distribution model in the liquid-gas two-phase flow, a method via the solution of a two-parameter nonlinear programming problem to determine the droplet size distribution has been developed. A measurement system based on the technique is designed and applied in the shock test of blades of steam turbine. 100-hours continuous monitoring of the droplets in the liquid-gas two-phase flow of 8.0 Pa and 120 °C was performed and the details of the experiments are given out. It is shown that the technique is simple and efficient for in-situ real time measuring droplets in the liquid-gas two-phase flow. Ye Mao: born in 1973, Ph. D student