摘要：碱金属高温热管吸液芯的毛细特性对于热管的正常运行具有重要意义。本文采用毛细上升法和称重法在手套箱中开展了高温液态金属钠(简称液钠)在不同目数的304不锈钢丝网吸液芯中毛细特性的实验研究。实验获得了不同温度阶段下吸液芯毛细性能的变化规律,结果表明:在低于460℃阶段,吸液芯毛细性能提升有限,这是由于不锈钢表面Cr2O3氧化膜对液钠润湿性影响决定的。温度高于460℃之后,液钠与Cr_(2)O_(3)发生腐蚀反应,吸液芯毛细性能明显增强。且液钠对不锈钢表面氧化膜的破坏是不可逆的,在后续加热周期的温度变化阶段将保持最佳浸润性,吸液芯毛细特性将主要受到表面张力物性的影响,呈现随温度升高吸液芯质量下降的变化趋势。根据毛细理论并结合吸液芯结构建立了吸液芯毛细抽吸模型,降温阶段模型预测吸钠质量与实验值的误差在12%以内。

摘要：气泡速度和气泡数目是计算界面面积浓度等相态特性的关键参数,因此对电导探针测得的气泡速度和数目进行不确定性研究是很有必要的。采用MonteCarlo方法生成大量随机气泡运动样本,得到探针捕获直径1~6mm气泡的统计规律。通过引入相对速度波动分量H研究了气泡横向速度对有效气泡数目和气泡速度的影响。结果表明,气泡横向速度的存在可缓解由于探针横向间距而无法测量较小气泡的情况;但有效气泡数目随着气泡横向速度的增大显著降低,逃逸气泡数目增加。同时,H=0时,速度误差仅来源于探针横向间距,且速度误差随着气泡直径的增加而减小;H≠0时,对于直径大于3mm的气泡,气泡向左或向右的横向运动反而使得探针从远离中轴线处穿过气泡,导致气泡实际移动距离增大,速度误差也增大。本文研究可为确定及修正界面面积浓度等两相流动参数不确定度提供参考。

摘要：蒸气压缩式制冷循环是制冷与低温技术原理课程中的重点内容,其热力计算结果为制冷系统各部件的设计或选型提供基础数据,但传统的教学方法难以直观解释其热力学本质、清晰显示变化规律。课程组基于培养制冷专业“绿色低碳人才”的需求,采用Matlab编程语言开发了单级蒸气压缩式制冷循环热力计算虚拟仿真实验平台,并结合课程知识点进行了相应的实践训练设计,实现了与教学内容紧密结合的效果,为学生提供了直观的循环工作过程展示并定量描述了因素影响制冷机性能的变化规律,有利于提升学生的工程设计能力与实际问题分析和解决能力。

摘要：补水箱是核反应堆安全系统中的重要设备。事故工况下补水箱内可发生剧烈的直接接触冷凝过程,导致补水箱内压力的迅速降低乃至振荡,影响补水箱的安全注入功能。为提高对补水箱安注行为预测的准确性,本文基于射流速度分布理论和假想管嘴分析方法,考虑液相的温度分层对传热温差的影响,结合补水箱内直接接触冷凝的一般过程,建立了针对性的冷凝传热计算方法。利用该模型对现有实验数据进行了预测,符合良好,初步验证了模型的有效性。相关研究有助于提高补水箱安注过程和相关事故安全分析的准确性。

摘要：有效导热系数用来表征高温气冷球床堆堆芯综合传热能力,提高球床有效导热系数的预测精度对于高温气冷球床堆的热工设计和安全分析十分重要。为了优化球床壁面区域有效导热系数模型,本文针对无序石墨球床有效导热系数开展数值研究,分析了无序堆积球床主体区域、近壁面区域以及壁面区域有效导热系数的分布特性。结果表明:壁面区域有效导热系数相对于主体区域和近壁面区域显著降低,其平均降幅约为22%。因此引入了修正系数C_(w)对ZBS模型在壁面区域进行优化,对于球床主体区域及近壁面区域修正系数C_(w)=1,对于壁面区域,修正系数C_(w)=0.78。通过与前期无序球床实验数据和南非HTTU实验数据的对比,验证了优化后的ZBS模型能较好地预测球床壁面区域有效导热系数。

摘要：设备最大运行功率受临界热通量(CHF)限制,而流量振荡会导致沸腾危机早发,此时的临界热通量称为PM-CHF。为了研究流量振荡条件下窄矩形通道内的临界热通量,进行单侧加热窄矩形通道内竖直向上流动条件下沸腾危机可视化实验,实验工质为去离子水,质量流速范围为350~2000 kg/(m^(2)·s),窄缝宽度范围为1~5 mm,系统压力范围为1~4 MPa。结果显示,在窄矩形通道中CHF随质量流速的增加而线性增加。当流速较小时会发生流量振荡,振荡周期约为0.1 s。流量振荡继而导致沸腾危机早发,其流型表现为弹状流-搅混流。此外,针对本实验观察到的流量振荡和窄矩形通道内气泡动力学特性,从流量振荡的角度进行理论分析与推导,建立窄矩形通道内由于流动失稳引起的PM-CHF机理模型,预测误差在30%以内。

摘要：窄矩形通道因具有结构紧凑、换热面积大等优点而被广泛应用于各个领域。通过完善窄矩形通道中临界热流密度(CHF)的预测方法,建立CHF机理模型,可以提高反应堆的安全性和经济性。本文对窄矩形通道内竖直向上流动CHF进行了可视化实验研究,在此基础上开发了一种基于加热壁面能量平衡的CHF机理模型,并提供一组本构关系用于封闭所开发的新模型,同时使用实验数据对新模型进行对比评价,对比结果发现,新模型在窄矩形通道中模拟结果良好,偏差基本都在±20%之间。

摘要：研究反应堆熔融池内部的流动与传热特性对保证熔融物堆内滞留具有重要意义。本文基于开源软件OpenFOAM平台,结合大涡模拟湍流方法和熔融池相变过程建立熔融池传热模型,针对典型熔融池传热实验LIVE工况开展数值计算,得到了熔融池内速度场和温度场以及下封头内壁面硬壳厚度和热流密度分布情况。结果表明,熔融池内速度、温度和热流密度随高度或径向角度的增大而增大;硬壳厚度随径向角度的增大而减小;下封头壁面上的热负荷在顶部聚集。传热参数计算结果与实验数据整体符合较好,可以有效反映出熔融池内自然对流与相变过程,验证了计算模型的可靠性,可为进一步研究熔融池相变传热特性提供参考。

摘要：研究两相流相间阻力特性对系统程序关键本构模型封闭具有重要意义。本文基于竖直圆管开展了空气-水两相流实验,采用四探头电导探针对空泡份额、气泡弦长和界面面积浓度等气泡参数的径向分布进行了测量。结果表明空泡份额和气泡弦长呈现“核峰型”分布,而界面面积浓度并没有表现出随流速的单调关系。进一步开发了泡状流和弹状流的相间曳力模型,考虑了液相表观流速与管径对气泡尺寸分布的影响,建立了临界韦伯数与不同液相流速的关系。计算得到的空泡份额和界面面积浓度与实验数据整体符合较好,验证了模型的可靠性,为两相流相间阻力特性研究提供参考意义。

摘要：针对倒U型管蒸汽发生器(UTSG)中的单相倒流现象实验结果,采用三维计算流体力学(CFD)数值模拟的方法对实验段的一次侧和二次侧进行等比例建模,选取Realizable k-ε模型进行湍流计算,完成了网格独立性验证。将数值模拟结果与实验数据进行对比发现计算值与实验值吻合良好。同时对热工参数的影响进行研究,研究结果表明:临界流速随UTSG一次侧入口温度的升高以及二次侧温度的降低而增大;一次侧操作压力对临界流速的影响很小。