压力容器下封头外壁临界热流密度模型

在气泡壅塞模型的基础上发展出了适合于压力容器下封头外壁的临界热流密度理论模型.模型中分别使用滑速比模型和能量平衡方程来计算气泡层和主流层的含气率,并采用局部条件法来处理非均匀热流的影响,模型计算与实验结果具有良好的一致性.参数效应分析表明:随着下封头半径增大,相同角度位置处的临界热流密度值会降低,这意味着对更大功率的先进压水堆保持压力容器完整性的热负荷裕量将降低,可能导致下封头失效.     

矩形窄通道内CHF点的数值模拟

采用VOF多相流模型,运用CFD软件对矩形窄通道内临界热流密度(CHF)进行了数值模拟.分析了通道内流型变化,并绘制流型图.对影响临界热流密度的因素进行了研究,与相同工况下试验结果进行了对比,证明了模拟结果的可靠性.结果表明:与常规通道相比,矩形窄通道内流型只有泡状流、弹状流和环状流,受通道尺寸限制,汽泡生长、合并不充分;临界热流密度随质量流速的增加而增加,随L/De的增大不断减小;入口过冷度对于临界热流密度影响可忽略;在相同的通道尺寸及入口条件下,上升流的临界热流密度比下降流略大,并随着质量流速增加,流向影响逐渐缩小.     

自然循环过冷沸腾流动和CHF的实验研究

为了研究自然循环过冷沸腾条件下流动不稳定性和临界热流密度 ( CHF)的影响因素及其规律 ,以氟里昂作工质 ,在系统压力为 0 .9～ 2 .4MPa,入口过冷度为 -0 .61～-0 .0 8K,加热功率为 1.2～ 13 k W实验条件下 ,对自然循环过冷沸腾流动不稳定性和 CHF进行了实验研究。实验结果证实 ,自然循环系统内可能发生两类流动不稳定性 :高频声波型脉动和低频密度波型脉动。流动不稳定性的发生与整个系统的几何结构及总加热功率有关 ,而 CHF则主要取决于局部的流动参数和加热热流密度。得到了判断系统流动不稳定性的发生界限。修正的 Bowring关系式可以可靠地用于预测自然循环过冷沸腾条件下的临界热流密度     

流量波动对临界热流密度影响研究

为研究压力容器外部冷却(IVR-ERVC)条件下流动不稳定性对临界热流密度的影响,建立机理性试验平台,开展了加热表面向下倾斜矩形通道内流量波动对临界热流密度影响试验。通过对比有、无波动条件下的临界热流密度试验数据,归纳总结出流量波动周期、振幅对临界热流密度的影响,得到的试验及分析结果可为IVR-ERVC严重事故缓解措施有效性评价提供支持。     

纳米流体对临界热流密度强化影响池沸腾实验研究

为探究采用纳米流体作为冷却剂时,下朝向临界热流密度(critical heat flux,CHF)的强化效果和不同粗糙度表面的临界热流密度强化特性。实验制备了4种纳米流体,利用扫描电镜和纳米粒度分析仪分别检测纳米颗粒粒径和基液中颗粒分散状况。试验段采用316不锈钢钢板,以恒电流控制电加热方式进行常压下朝向水平0°池沸腾实验。实验结果表明:体积分数为0.001%的二氧化钛纳米流体的临界热流密度强化效果最为明显,约为61%;表面粗糙度(Ra)在0.086~1.765μm时,临界热流密度强化效果随Ra增加而降低,当Ra达到2.287μm时,所对应的CHF强化效果出现增加趋势。     

平板滞止区内R-113的喷流沸腾临界热流密度

对高温平板滞止区内R-113的喷流冲击沸腾的临界热流密度(CHF)进行了系统的稳态实验研究.考察了过冷度、流速、喷流直径等流动条件对喷流沸腾CHF的影响,建立了预示CHF的经验型方程,方程中的参数指数和系数由实验数据拟合得到.研究结果表明:过冷液体喷流冲击沸腾的CHF取决于过冷度、滞止冲击速度和喷流直径;得到的经验式能较好地预示实验结果.     

平板滞止区内水-氧化铜纳米流体的喷流沸腾传热特性

对高温平板滞止区内水-氧化铜纳米流体圆形喷流冲击沸腾的核态沸腾特性和临界热流密度(CHF)进行了系统的稳态实验研究,考察了纳米颗粒质量分数、流速、过冷度等系统条件对喷流沸腾和CHF的影响,建立了预示核态沸腾的经验型方程.研究结果表明:水基纳米悬浮液的喷流沸腾换热特性与水相比大幅度降低,但CHF有较大增加;沸腾特性的变化主要来源于传热面表面特性的变化.     

SLS成型机的粉末预热过程研究

对成型机工作腔的一般预热方法的预热过程进行了分析 ,研究了辐射预热的热流密度对粉末预热温度的影响 ,提出了热流密度场模型 ,并与实验测得的预热温度场进行了比较 ,该模型可用于预热装置设计和SLS成型过程控制     

过冷核态池沸腾的分形模型

本文提出过冷核态池沸腾热传递的分形模型,根据加热表面活化点的分形分布得到了过冷核态池沸腾热流密度的表达式.从该模型中发现过冷流动沸腾热流密度是壁面过热度、流体的过冷度、流体的接触角与流体物理特性的函数关系,并且没有增加新的经验常数.对不同的过冷度,模型预测的结果与实验数据进行了比较,两者是极好的吻合.     

锅炉过热器/再热器管道热流密度的评估方法

通过建立数值模型进行编程计算,分析了锅炉过热器/再热器管道在不同的管道几何尺寸、烟气温度、蒸汽流量和温度下,各个界面热流密度的变化情况。通过回归分析得到了热流密度与管道内壁侧氧化层厚度和运行时间的关系表达式,即热流密度的评估关系式。     

包晶钢宽厚板坯连铸结晶器的热流密度与热行为

基于热电偶实测温度,建立了包晶钢宽厚板坯连铸结晶器有限元传热模型和热流密度非线性估算模型.应用模型反算获得包晶钢宽厚板坯结晶器的热流密度,在与热平衡计算得到的平均热流密度进行比较后,阐述了模型的有效性,并分析了实际生产条件下结晶器铜板的温度分布规律.结晶器宽面和窄面的平均热流密度分别为1.141和1.119 MW·m^-2.温度在靠近结晶器背面呈波浪形分布,最大温差为29.6℃,然而在远离背面位置,温度变化平缓.随距弯月面距离的增加,温度呈降低趋势,然而在距结晶器出口附近出现回温现象.同时宽厚板坯连铸结晶器的热流密度和温度分布均有别于传统板坯连铸.     

固体可燃物热解与空间火蔓延相互作用的大涡模拟

为了能较为真实地描述火灾过程,采用固体可燃物热解动力学模型与大涡模拟方法,对多室内聚氨酯泡沫(PUF)板热解与空间火蔓延的相互作用进行了数值模拟.计算出了PUF板在外部热流作用下的瞬时质量变化速率,结果与实验相符合,计算得到的着火房间内烟气温度随时间的变化也与实验结果相符合.受空间火蔓延的影响, PUF板上表面的热流密度分布是不均匀的.PUF板的热解和形状改变先是从热流密度较高的板中心处开始,逐渐向周围扩展和蔓延,其热解和消耗也不是对称的.     

热防护纺织材料隔热性能的数值模拟

建立了一维织物传热模型,在此基础上利用ANSYS软件对热防护材料的隔热性能进行数值模拟和预测,并用PBI(Polybenzimidazoles)织物与PSA(Polysulfonamide)织物在不同热流密度下的热防护实验结果对模型的有效性进行了验证,结果显示数值模拟结果与实验结果的相对误差在5%以内.     

采用R134a工质的相变喷雾冷却性能实验研究

为了研究大热流密度相变喷雾的冷却特性,搭建了以R134a为冷却工质的闭式循环喷雾实验台,开展了采用R134a工质的相变喷雾冷却性能实验。实验工况为:喷雾高度13mm,喷雾腔压力0.2MPa,喷嘴入口温度0℃,喷雾流量范围为0.210 7~0.355 8L/min。实验结果表明:当喷雾流量保持不变时,增大加热功率,热流密度增大,表面换热系数先快速升高最后有所下降;随着喷雾流量从0.210 7L/min增加到0.355 8L/min,临界热流密度呈现上升趋势;当流量为0.355 8L/min时,获得最高的临界热流密度(CHF)为94.75 W/cm2,此时冷却表面的壁面温度为35.42℃。这说明使用环保工质R134a作为冷却剂的喷雾冷却系统能同时满足高热流密度和低换热表面温度的要求,具有良好、稳定的换热冷却能力。     

SLS成型机的粉末预热过程研究

对成型机工作腔的一般预热方法的预热过程进行了分析,研究了辐射预热的热流密度对粉末预热温度的影响,提出了热流密度场模型,并与实验测得的预热温度场进行了比较,该模型可用于预热装置设计和SLS成型过程控制。     

水火弯板数值模拟中热源模型参数研究

水火弯板热源热流密度模型的选取和定义,是水火弯板数值模拟中一个关键问题．采用高斯分布热流密度模型对水火弯板中的气体火焰热源展开了研究,利用实验和数值模拟相结合的方法,通过在一定范围内调整热流密度模型中的热源半径r和热效率η等参数．使数值计算的温度场分布趋近于实验测量的温度场分布,确定了水火弯板热源热流密度模型．在一定丙烯流量范围内,分析了热源半径和热效率的插值偏差对计算结果的影响,结果表明该模型能够满足水火弯板数值计算的精度要求．算例验证了该热源模型在有限元计算中的可靠性．     

多孔介质-钠液体系微尺度热流固耦合模拟

对金属纤维毡多孔介质-钠液的单元和多单元模型在不同热流密度下进行双向热流固耦合模拟,分析其压降和骨架微观变形机制,并进行了多孔介质水力性能测试,验证模型可靠性。结果表明:在层流和湍流时,压降和变形都随流速即所受热流密度的增大而增大。多单元模型骨架的最大变形量比单元模型明显增大。层流时,当入口流速或热流密度随时间线性变化时,其变形量也随之线性变化。     

低压下碳纳米管悬浮液的池内沸腾换热特性实验研究

以水一多壁碳纳米管(MWNT)组成的纳米悬浮液为工质,在不同运行压力和不同悬浮液质量分数下对平板上碳纳米悬浮液的池内沸腾换热特性以及临界热流密度(CHF)进行了实验研究.结果表明:压力对沸腾换热系数和CHF有强烈影响,沸腾换热系数强化效率和CHF强化效率随压力降低而大幅度增加;碳纳米管悬浮液质量分数对沸腾换热系数和CHF也有重要影响,存在着一个最佳质量分数对应最大换热系数强化效率,该最佳质量分数为2.0%.研究证明,以水-多壁碳纳米管组成的纳米悬浮液可以明显地强化低压条件下池内沸腾换热特性.     

化学反应对高超声速稀薄流气动热影响研究

建立了基于非结构网格的高超声速稀薄流DSMC计算方法。发展了5组分有限速率化学反应模型、反应发生状态判定方法与求解技术,发展了DSMC热流密度高效求解方法。以高超声速圆柱外形为研究对象,针对不同飞行高度下2组分混合气体模型(不含化学反应)和5组分混合气体模型(含化学反应)的流动开展了数值模拟,给出了两种流态下的绕流流场以及热流密度分布,比较并分析了化学反应效应对流场特性,尤其是对热流密度的影响。     

V形凹槽对微通道流动沸腾临界热流密度的影响

运用VOF模型和用户自定义函数,对水在0.2 mm×20.0 mm微通道内的流动沸腾过程进行数值模拟,分析V形凹槽的槽深与开口宽度之比h/R、凹槽数量n对水在微通道中临界热流密度的作用.结果表明:入口水温T_(in)=369.00 K,流速v=0.2 m·s~(-1)的工况下,凹槽数量一定(n=30),h/R(R=0.02 mm)不同,微通道对应的临界热流密度有所差异;h/R分别为1,2,3,4时,相应的临界热流密度为400,375,500,450 kW·m~(-2),h/R=3时,对应的临界热流密度最高(500 kW·m~(-2));h/R为定值(h/R=3)时,增加凹槽数量可以提高临界热流密度,n分别为30,90和150时,对应的临界热流密度为500,525,575 kW·m~(-2);在一定条件下,采用适当的凹槽结构(h/R=3)、增加凹槽数量可以提高微通道流动沸腾的临界热流密度,有利于维持流动沸腾换热的可靠性.