摘要：应用三维定常湍流数值模拟技术和基于雷诺时均方法的剪切力输运k-ω湍流模型封闭方程组,对主氦风机进气段的内部流动进行数值模拟计算,分析流动损失产生的原因。在此基础上对主氦风机进气段进行改型设计,结果表明,主氦风机进气段内部损失主要由内部流动的脱离和旋涡等造成;改型设计后得到的最优进气段的流动损失减小56.3%,达到工程要求。

摘要：针对主氦风机结构,建立包括主氦风机叶轮和叶片扩压器的数值研究平台。利用该数值研究平台对主氦风机叶片扩压器进口安装角进行优化设计。结果表明,设计工况下,叶片扩压器的最优进口安装角为13°,此时主氦风机静压升254 k Pa,多变效率达到91%。设定叶片扩压器进口安装角为13°,利用数值研究平台对主氦风机变流量特性进行研究。结果表明,设计流量下主氦风机性能最优,70%设计流量至120%设计流量为较优运行范围,120%设计流量至140%设计流量下压升不满足设计要求。

摘要：借鉴泵叶轮的反问题设计理论,用Fortran语言编程实现了高比转数混流泵空间导叶的水力设计。提出了采用流线迭代法求解轴面流动,应用逐点积分法进行导叶叶片绘型,在保角变换平面上加厚叶片和修圆叶片头部、尾部的基本理论和方法;讨论了导叶叶片安放角分布规律、叶片出口边位置对设计计算结果的影响。该方法设计计算精度高,能得到光滑的叶片表面、齐全的叶片表面数据,便于数控机床加工制造。

摘要：提出了用正反问题迭代法设计混流泵叶轮的新方法。该方法能够有效地弥补传统方法设计叶片时轴面流动的计算仅满足流体连续方程的缺陷,同时考虑了叶片形状对轴面流场计算的影响。通过两类相对流面迭代求解流体连续方程与运动方程,完成设计叶轮的正问题计算。采用逐点积分法进行叶片骨线绘型,在轴面上加厚叶片,在保角变换平面内修圆叶片头尾部,完成反问题设计。正反问题迭代计算直至收敛,最终完成混流泵叶轮的设计。采用SIMPLEC算法,通过求解Navier-Stokes方程和RNGk-ε湍流模型方程,模拟了混流泵叶轮内的三维流场,获得了叶轮内的速度与压力分布。结果表明:正反问题迭代方法设计的叶片对于水流的控制能力增强,叶轮内部流动稳定,压力分布均匀,具有更优的水力性能。

摘要：高温气冷堆主氦风机是清华大学自主研发的先进核能核心装备之一,对于反应堆的正常运行至关重要。主氦风机停机会导致反应堆紧急停堆,直接影响核电厂的运行,并可能带来安全风险。因此,需要评估主氦风机的可靠性,并对主氦风机开展预防性维修策略研究,以保障高温气冷堆核电厂高质量运行。首先,该文使用故障模式、影响和危害性分析(failure mode, effects and criticality analysis, FMECA)方法识别主氦风机的关键重要部件;然后,基于各部件的通用数据评估得出主氦风机的故障率及各部件故障率占比,为提高主氦风机的运行可靠性提供参考依据;最后,使用以可靠性为中心的维修分析(reliability centered maintenance analysis, RCMA)对主氦风机的预防性维修策略进行规划,提出预防性维修方案建议。该文研究成果可为新研核能设备提升设计质量提供参考,为其他相关核能设施开展可靠性和维修性研究提供借鉴。

摘要：根据Ωu=0二元设计理论,提出了采用四次多项式表示叶片速度矩沿轴面流线的分布规律,进而通过理论分析,确定用其中一个参数控制叶片速度矩的分布规律,以减小设计结果对经验的依赖程度.由此确定的速度矩分布规律包括'S'型、反'S'型和'L'型3类.采用不同的叶片速度矩分布规律,比较分析了对应的叶片出口边位置、包角等设计结果,并基于正问题分析,对不同叶片速度矩分布规律下的叶轮效率预测值和叶片表面载荷分布进行了比较.结果表明:对于Ωu=0的设计方法,采用四次多项式描述叶轮轮缘边速度矩分布规律是合理的;对于给定的混流泵轴面流道,部分'S'型速度矩分布规律能合理地满足叶片表面扭曲和混流泵结构设计的要求;采用合理的'S'型速度矩分布规律设计的叶轮效率最高,叶片表面载荷分布更加光滑.结果可为混流泵叶轮设计提供参考.

摘要：HTR-PM（high temperature reactor-pebblebed modules）主氦风机是高温气冷堆的重要部件,使用氦气作为工作介质。由于空间结构限制,主氦风机采用了自带风冷的一体化结构,通过专设冷却装置将电机热量带出。为了能针对性地设计辅助叶轮,需要得到电机冷却流道的流动特性和传热特性等热工参数。该文针对主氦风机特殊的冷却流道进行了实验研究,通过对氮气工质下的实验获得了HTRPM的特殊风冷系统的流动特性和传热特性,并向氦气工质下的特性进行类推。根据实验分析和理论计算,给出了冷却系统的优化方案。该方案将为下一步HTR-PM主氦风机辅助叶轮的设计和优化提供重要基础。

摘要：研究凝结初期纳米液滴在固体表面纳米液滴的尺寸分布特征,不仅有助于揭示纳米结构表面凝结换热的微观机理,同时还可为纳米结构表面的设计提供参考依据。借助分子动力学模拟,考察了体系温度、固体表面亲水性对光滑和纳米方柱结构表面纳米液滴尺寸分布特征的影响。结果表明:系统温度升高,表面大液滴比例降低,表面液滴覆盖率下降;表面亲水性增强,表面大液滴比例增加,表面液滴覆盖率增加;纳米结构表面相对光滑表面更易出现小尺寸液滴。

摘要：基于Ωu=0的二元设计理论,用Fortran语言编程实现了高比转速混流泵叶轮的水力设计,讨论了轴面流道形状、速度矩分布规律、排挤系数对设计计算结果的影响。基于Navier-Stokes方程,在贴体坐标系和交错网格中,采用SIMPLEC算法,对依据不同设计参数设计出的2个叶轮内部流场进行了数值模拟,并将计算得到的流场压力分布和轴面速度分布进行了对比,同时对2个叶轮进行性能预估。结果表明,轴面流道形状和速度矩分布规律影响叶轮内部压力场和速度场的均匀性,导致2个叶轮性能预估值存在约2%的差别。

摘要：采用数值模拟和经验公式对一典型螺旋槽干气密封的对流传热系数进行计算,考虑气膜轴向厚度、转速和密封腔气体入口速度3个影响因素,比较和分析计算结果。结果表明:2种方法的对流传热系数量级相同,但数值结果比经验公式结果更加详细。气膜轴向厚度和转速均对动环润湿面对流传热系数的影响较大,对静环润湿面对流传热系数的影响非常小。密封腔气体入口速度增大,静环润湿面对流传热系数增大,而动环润湿面对流传热系数减小。