摘要：首先从理论上建立计算涡流二极管的性能比的模型,并进行了实验验证。实验结果表明:理论预测的性能比与实验结果误差不大,并且涡流二极管的结构参数(ri/r0)是影响其性能比的最主要参数。

摘要：为了揭示涡流二极管内三维强旋流动的特性与其阻抗性能的关系,进一步提高涡流二极管正反向流动阻抗比,本文采用Reynolds应力模型对涡流腔内非对称强旋转湍流流动进行了数值模拟,分析了腔内矢量场与标量场的分布特性,基于涡流腔内的涡量分析,得到了涡流腔内旋流的强制涡与自由涡结构及各自区域范围,并研究了涡流腔径宽比对整体性能的影响,为涡流二极管的结构设计提供参考依据。

摘要：为了研究涡流二极管内空化现象的机理特性及对其性能的影响,我们假设流体为气液混相均质,并考虑不可凝结气相,采用基于组分输运方程,求解了涡流二极管全流道内气液混相均质流的雷诺平均N-S方程以及气相组分输运方程。数值计算结果显示了空化形成时涡流二极管入口、出口及旋流腔内的流场形态,研究表明:涡流二极管空化现象主要发生在流体切向进入时旋流腔和中心管的中心部位;空化流是由于液体在中心旋流场低压条件下汽化,同时不可凝结气体由于亨利定律在旋转流场形成的压力梯度下而发生的输运效应综合形成的;空化流由于强旋涡的原因对涡流二极管的性能产生明显的影响。上述结论对涡流二极管的设计及其指导工程应用具有重要的价值。

摘要：为了得到涡流二极管流体泵输送系统主要系统参数的设计依据,建立了系统参数可调的性能试验装置,试验测试了气源压力、供液槽液位及气液换能筒内液位变化行程等系统参数变化条件下系统的水力性能变化特证,分析了系统参数对系统水力性能的影响。试验结果表明,在保证系统稳定的前提下,适当增大气源压力,提高供液槽液位,增大换能筒液位变化行程可以提高涡流二极管泵系统的时均排液量和容积效率,获得较为理想的周期特性。

摘要：为研究涡流二极管切向管结构对其性能及内部流场的影响,本文采用SIMPLE算法、κ-ε模型对锥角为0°(直筒型)、3°、5°、7°和10°的五种切向管结构模型进行了数值模拟。结果表明:随着切向管锥角的增大,由于强制涡速度的提高,反向阻力系数随之增大,同时由于切向管中涡量的增大,正向阻力系数也随之增大。直筒型切向管结构ε值最小,随着切向管锥角增大,ε值随之增大,在锥角7°时达到最大,10°时ε值减小。因此涡流二极管切向管锥角的最优值在7°左右。所得结论可为涡流二极管的优化设计提供参考依据。

摘要：为了探讨旋流腔结构对涡流二极管正向流动和反向流动的影响,分别采用RNGκ-ε湍流模型和κ-ε湍流模型进行了数值模拟,模拟结果与实验数据吻合良好。在此基础上,计算分析了旋流腔结构型式及几何尺寸对正向流动和反向流动的影响,并得到了旋流腔的优化结构。结果表明:渐缩型旋流腔反向阻力系数最大;薄板型正向阻力系数最小;渐缩型综合性能最佳,可以在原型基础上提高30%。渐缩型旋流腔中心高度应根据等流速设计原则,其最佳值略小于轴向出口管直径的1/4。

摘要：涡流二极管作为一种非能动制止阀的设备,被应用于高温熔盐堆的概念设计中,本文利用FLUENT数值模拟分析了涡流二极管内正反向流动的阻力特性及其内部流场,以水、FLiBe和FLiNaK为模拟工作介质,计算了在不同工况下,涡流二极管的正反向流动压降值、阻力系数及阻抗比,为用于钍基熔盐堆(Thorium Molten Salt Reactor,TMSR)非能动辅助冷却系统的涡流二极管设计提供参考依据。模拟计算结果表明:涡流二极管的正反向流阻随着进口雷诺数不断增大,其性能参数阻抗比ε随着雷诺数也相应增大,最后达到临界稳定值;为提高其性能参数阻抗比,对涡流二极管进行结构优化设计,并结合实验进行验证。

摘要：为了探讨涡流二极管涡腔倒角对其流动性能的影响规律,利用计算流体力学方法(Computational Fluid Dynamics,CFD)对4种具有不同高度涡腔倒角的涡流二极管进行了正反向流动的数值模拟,正向流动采用标准k-ε湍流模型,反向流动采用RNG(Renormalization Group)k-ε湍流模型。结果表明,相较于标准结构,其余三种高度的涡腔倒角在较高雷诺数下都可以降低正向流动阻力,但同时也会降低反向流动阻力。其中,高度为3/4涡腔高度的倒角结构,可以最大程度地降低正向流动阻力,同时对反向流动阻力的影响最小,对涡流二极管性能的提高效果最为显著。数值模拟所得结论可为涡流二极管的优化设计提供参考依据。

摘要：为研究氟盐冷却高温堆(Fluoride-salt-cooled High temperature Reactor,FHR)非能动余热排出系统的控流装置——涡流二极管在低流速下的性能参数,建立了实验装置,测试了在水工质下由3D打印尼龙材料涡流二极管的单向特性,并由实验结果得到相同结构尺寸的涡流二极管在FliBe工质下的压降值。研究结果表明,本文实验流量范围内测得的涡流二极管单向性随雷诺数的增加不断升高,最大值为23。正向流动阻力系数随雷诺数的升高不断降低,反向流动阻力系数随雷诺数的增大先增大后降低。研究结果还表明本文研究的涡流二极管结构不适用于小功率氟盐冷却高温堆非能动余热排出系统的设计。

摘要：为了研究涡流二极管内空化流动的发展过程及对其性能的影响,对其空化现象的标志性现象—空气柱进行了试验研究,试验中捕捉了空气柱的形成过程,记录了不同雷诺数及不同出口背压下的空气柱尺寸,最后测量并对比了不同空气柱尺寸下的涡流二极管的性能。试验结果表明;空气柱是微气泡由于亨利定律在旋转流场形成的压力梯度下而发生的输运效应形成的;空气柱随雷诺数的增大而增大,不同雷诺数下的增大速度有所不同;相同流量下,出口背压越大,空气柱尺寸越小,涡流二极管的性能越高。上述结论对涡流二极管的设计及其指导工程应用具有重要的价值。