摘要：以中国超临界水冷堆(CSR1000)燃料组件研发为研究背景,采用实验辅以理论分析的方法,开展2×2棒束结构内超临界水工质的传热特性研究。实验工况范围为:压力(P)23~25 MPa;质量流速(G)680~1400 kg/(m^2·s);热流密度(q)174~968 kW/m^2。实验结果表明,随着q的增加、G的减小,2×2棒束的传热性能减弱;随着P从23 MPa变化到25 MPa,2×2棒束的传热性能变化微弱;2×2棒束内超临界水的传热特性既与边界层和主流的物性差异程度有关,又受流道各子通道之间的流动传热不均匀性影响;基于实验数据进行多元线性回归分析,获得2×2棒束内超临界水换热关系式,约88.9%的实验数据与该换热关系式的计算值偏差范围在±25%内。

摘要：采用Ansys Fluent 15.0开展水工质在超临界压力区域失压瞬态传热特性的数值研究。通过对比分析计算结果与实验数据,建立了合理的并适用于超临界压力区域失压瞬态工况的数值模拟方法。数值计算结果表明,在模拟的近临界点瞬态工况参数下,实验段出口流体参数已超过该工况的拟临界点参数,但该参数仍处于物性参数急剧变化的拟临界点附近区域,实验段流体从入口区域的不可压缩流动转变为出口区域的可压缩流动,且拟临界点处的质量流速和压降梯度出现峰值。瞬态工况计算结果与Jackson公式计算结果对比分析表明,在临界点附近区域Jackson公式计算的努塞尔数比本文计算的努塞尔数高出20%~50%。

摘要：为研究额定工况条件下直流蒸汽发生器各热工参数(一次侧平均温度、给水温度、负荷和蒸汽压力)发生设计偏离对其稳态特性的影响,开展了针对直流蒸汽发生器原型设计典型栅元的热工水力实验。实验工况范围:一次侧平均温度297~304℃,负荷100%FP~104%FP(FP表示满功率),蒸汽压力4.0~5.8 MPa,给水温度138~152℃。实验结果表明,各热工参数偏离主要影响蒸汽发生器出口蒸汽温度、换热功率和二次侧压降;一次侧平均温度发生设计偏离对蒸汽温度的影响最大;在各热工参数同时发生设计偏离条件下,出口蒸汽温度随蒸汽压力增加而减小。

摘要：稳压器喷嘴的性能对于反应堆冷却剂系统压力控制至关重要。综述了反应堆稳压器喷嘴的设计研究方法与进展,介绍了稳压器旋流式喷嘴的设计理论、设计与校核方法、雾化液滴尺寸与分布评估和计算流体力学(CFD)在喷嘴设计研究中的应用,重点关注适用于喷嘴仿真计算的两相界面追踪模型。可见,目前稳压器旋流喷嘴的设计过程依然以便捷的传统经验与半经验方式为主,CFD计算为辅,但CFD计算已经显现出计算结果与实验更加相符的优势。为小压差大流量旋流式稳压器喷嘴的设计计算提供手段,也为发展和改进稳压器喷嘴的性能提供借鉴。

摘要：为建立基于系统工程(SE)的数字化集成研发与交付环境,进行了核动力工程实验数字化集成研发平台的设计,即数字实验系统的顶层架构优化及功能构成和运行逻辑的详细架构设计。以此为基础开发了核动力工程数字实验系统,并以二次侧非能动余热排出系统实验项目为对象进行实例化应用验证。验证结果表明:所建立的核动力工程数字实验系统架构体系能够满足核动力工程实验的数字化集成研发与交付所需的实验任务策划分解、质量流程管控、工具软件封装集成、协同设计仿真、知识积累与伴随、过程数据追溯、实验成果结构化轻量化交付等功能,可实现任务、工具、知识、数据和成果的贯穿融合,有效提升实验研发效率和质量。

摘要：超临界水冷堆(SCWR)运行在水的热力学临界点(22.1 MPa,374℃)之上,堆内冷却剂处于超临界状态,物性变化剧烈,与常规压水堆临界热流密度(CHF)导致包壳表面壁温飞升不同,超临界压力下的传热恶化是在变物性的影响下使得包壳表面温度相对缓慢上升,传统的热点判定方法和偏离泡核沸腾比(DNBR)限值等传热特性分析方法不再完全适用,因此,预测超临界水传热恶化时包壳壁温对SCWR的安全分析相当重要。本文基于边界层方程推导了超临界水传热关系式的加速度效应修正项,基于圆管实验数据,对加速度效应修正项的相关系数进行拟合获得超临界水传热特性半经验关系式,通过数据对比,该关系式在正常传热和传热恶化工况下均具有较好的适用性。本文获得的超临界水传热特性半经验关系式可为SCWR堆芯设计分析提供支持。

摘要：为分析定位格架交混能力,进一步优化定位格架热工设计方法。本文通过实验研究不同结构定位格架对棒束通道出口温场分布的影响。实验中,系统压力为7.0~16.5 MPa,质量流速为900~4500 kg·m^(-2)·s^(-1),实验段进出口温差为30~128℃。实验结果表明,在压水堆运行参数范围内,对于相同定位格架结构形式,不同压力、进出口温差、质量流速等热工参数条件下棒束通道出口截面子通道最高温度和最低温度的差值与进出口温差的比值没有明显变化趋势;交混翼主导了定位格架的交混作用,II型交混翼带来较强的交混作用;对于D型定位格架,非对称的条带结构会导致流场整体出现一定的偏转,一定程度上降低了定位格架的交混作用。

摘要：针对各国超临界水冷堆燃料组件设计方案,选取圆管、圆环形通道、方环形通道3种具有热工水力代表性的简单通道,开展超临界条件下水工质的传热特性实验研究。实验结果表明,热流密度、质量流速和压力3种热工参数对不同简单通道传热特性的影响趋势基本一致;在相同质量流速和压力下,换热系数在靠近拟临界温度处存在峰值,且随热流密度的增大而减小;在相同热流密度和压力下,相同主流体焓处对应的换热系数随着质量流速增加而增加;压力对超临界水传热特性影响较弱,仅在拟临界区域内换热系数峰值稍有不同;实验中出现了拟临界区域的传热恶化现象,传热恶化发生时壁温出现局部峰值。

摘要：为探索超临界条件下物性脉动作用于流体传质传热的机理,从Navier-Stokes方程出发,采用Reynolds时间平均和质量加权平均相结合的方法,获得考虑物性脉动的超临界条件下湍流时均化输运方程。研究表明,超临界条件下的湍流控制方程主体结构与亚临界湍流控制方程相似,只是在湍动能和湍流耗散率输运方程则新增物性脉动项。在超临界条件下这些物性脉动项不能忽略,它们会影响流体的脉动强度,改变由于流体速度脉动而发生的传质传热。

摘要：为适应小型模块化核动力装置对新型动力转换技术的选型论证和总体评估需要,本研究重点针对自由活塞斯特林动力转换技术以及工程应用中的关键问题,对比分析了百瓦级同位素-斯特林电源系统、千瓦级反应堆-斯特林电源系统和十千瓦级太阳能-斯特林电源系统的典型应用方案,给出了斯特林动力转换系统的输出功率、转换效率两个关键参数的性能估算模型。研究结果表明,斯特林动力转换效率可达到卡诺循环效率的60%左右,但输出功率一般在几十千瓦以下,需要通过多个机组模块化配置实现更大发电能力,其中耦合结构及传热过程是影响斯特林动力转换系统性能的关键因素。本研究采用的估算模型和分析结果能够为斯特林动力转换系统的性能评估和工程应用提供支撑。