一、棒束临界热流密度流体模化研究（论文文献综述）
尚泽敏[1]（2021）在《压水堆燃料组件流动沸腾及临界热流密度数值模拟研究》文中认为临界热流密度（CHF）与核反应堆的运行安全密切相关,其对反应堆堆芯内燃料组件的结构设计优化和热工水力现象研究有至关重要的影响。为提高反应堆燃料组件的换热效率,有必要准确地计算燃料组件中的两相流动特性和CHF值。与单相流动相比,流动沸腾过程中气液界面存在质量、动量及能量的传递。除去常规的湍流模型和网格模型外,还需对气泡的产生、脱离、聚合及冷凝等过程进行建模,气相与液相间的相互作用需要各种相间作用力来表征。此外,需借助壁面沸腾模型对加热面热流密度的分配进行描述,其中又包含多个经验性较强的辅助模型。准确模拟流动沸腾现象需对数值计算中的众多子模型进行深入研究。本文按照几何结构的复杂程度、有无考虑相变、是否预测临界热流密度等方面对国内外研究现状进行了综述。在文献调研与分析的基础上,针对现有研究的不足,以准确预测压水堆燃料组件棒束通道中的临界热流密度为目标,开展本文的研究工作。首先,针对上述研究目标,对管内过冷流动沸腾现象开展数值模拟研究。根据轴向壁面温度、主流温度及空泡份额分布对网格模型、湍流模型、壁面沸腾模型及相间作用力模型进行参数敏感性分析。给出适用于两相流动沸腾CFD模拟的推荐模型及参数设置。其次,随着热流密度的增加,流动发展至沸腾临界时模型是否依然可用尚未确认。因此,针对水和R134a两种工质,在接近压水堆工作压力的高压工况下垂直上升圆管和带格架单棒通道内开展两相流动沸腾模拟研究,验证数值模型在沸腾临界时的适用性并对各工况下的CHF值进行预测。计算结果表明,以水为工质的垂直上升圆管CHF预测值平均偏差小于11%,以R134a为工质的单棒通道CHF预测值平均偏差小于8%。本研究所采用的辅助模型组合和基于沸腾曲线来预测复杂结构CHF值的方法具有良好应用前景。最后,进一步对含定位格架的5×5规模棒束通道内两相流动及沸腾临界现象进行探究。除预测各工况下棒束通道CHF值外,提出了确定CHF发生位置的方法。结果显示CHF预测值平均偏差小于16%,沸腾临界发生位置的平均偏差小于10%。本文所采用的数值模型能较好的预测复杂结构中CHF值及其发生位置。本研究可为反应堆燃料组件热工水力特性分析提供技术支撑。
吴佩霖[2]（2021）在《螺旋细通道内单相强化传热及流动沸腾传热研究》文中进行了进一步梳理随着近年来科学技术的不断提高,许多行业中所使用的设备正朝着微型化的方向发展。由于紧凑的设备在工作时单位面积会产生更高的热量,导致常规的散热手段已经不能满足越来越严苛的设备散热要求。螺旋细通道换热器因其换热面积大、结构紧凑等优势在航空航天及微机电系统等领域得到了广泛的应用,然而由于其特殊结构导致工质在其中的流动传热过程不同于直通道,因此需要对螺旋细通道中的强化换热进行探究以满足更高的散热要求。为给螺旋细通道换热设备的强化提供理论基础,本文采用蒸馏水为工质研究了螺旋细通道内的单相强化传热及流动沸腾传热,研究的具体内容如下:（1）为研究工质为单相状态下涡发生器对矩形截面螺旋细通道传热与熵产的影响,采用RNGκ-ε湍流模型对内置5种不同涡发生器的螺旋细通道的传热和熵产进行了数值研究。选取的涡发生器结构为具有相同长宽高的矩形、棱形、椭圆形及两种放置方式不同的三角形。在热流密度300 k W/m2和雷诺数Re（4500～12000）的条件下,对内置不同涡发生器的螺旋细通道与光滑螺旋细通道的摩阻系数、努赛尔数、热阻、总熵产进行分析。结果表明,在研究的雷诺数范围内,5种加入涡发生器结构的通道内流体努赛尔数、摩阻系数均大于光滑通道,热阻均低于光滑通道。当Re≤7500时总熵产率均低于光滑通道,而7500<Re<12000时反之。综合研究结果表明矩形涡发生器结构能源利用率最佳,但涡发生器对工质为单相状态下螺旋细通道的传热性能提升并不显着。（2）为研究气液两相流在矩形截面螺旋细通道内的液相分布及压降特性并为螺旋细通道中的沸腾传热实验提供理论依据,建立了光滑螺旋通道及内置矩形涡发生器的螺旋通道两种模型,在进口速度uin=0.22～0.32 m/s,进口含气率α=0.55～0.59的条件下以空气-水两相流为工质进行了数值模拟。结果表明同常规尺度螺旋通道相同,在研究的范围内通道内液体受离心力的影响被甩向螺旋通道外侧,而气体分布于通道内侧。进口含气率的增加会减少通道外壁面的液膜厚度。通道内置的矩形涡发生器可使内部工质产生二次流从而增强混合,有效提升截面含气率。除此之外,进口速度的增大、进口含气率的减小及矩形涡发生器的加入均会使矩形螺旋细通道内两相压降增大。（3）实验研究了以蒸馏水为工质的螺旋细通道内沸腾传热过程。实验的质量流率范围为115.92～330.77 kg/（m2·s）,加热功率范围为0～600 W,入口温度取3个,分别为55℃、68℃和80℃。实验研究了各实验参数对螺旋细通道局部沸腾换热系数及沸腾不稳定性的影响,还将实验所得的传热系数实验数据与已有关联式进行了比较。在此基础上对其中预测精度最好的关联式进行了修正。实验结果表明:稳定沸腾后质量流率对通道局部传热系数的影响很小;流动不稳定性会随着质量流率、入口温度的增加而增加,会随着热流密度的增加先增大再减小;修正后的关联式平均绝对误差为8.9%,可较精准预测本次实验中的实验数据。
王典乐[3]（2021）在《钠冷快堆绕丝组件数值模拟优化及其在堵流工况中的应用》文中研究说明钠冷快堆绕丝组件的数值计算面临着以下难题:绕丝几何的复杂性,湍流模型的适用性,液态钠的特殊性质等。且钠冷快堆燃料棒排列紧密,易发生堵流事故。在这样的背景下,本文以中国实验快堆为研究对象,对7根棒的钠冷快堆绕丝组件稳态和两种入口堵流事故进行了数值分析。在对钠冷快堆稳态的计算中,本文分别对收敛标准、网格密度、绕丝与燃料棒的接触模型、边界层模型、湍流模型及湍流普朗特数模型等进行逐一分析,探索出了既经济又准确的计算方法,并对流场和温度场进行了分析。最终得出结论:雷诺应力和标准k-ε模型与实验关联式符合较好,且二者所计算的截面速度及二次流分布差别很小。速度边界层依旧符合壁面律,但温度边界层已经不再符合壁面律,Fluent中的标准壁面函数将不再适用。绕丝与燃料棒的接触模型对流动换热有很大影响,如绕丝嵌入燃料棒过多,绕丝与燃料棒间隙的流动速度将会增大,二次流强度减弱,横向交混作用减弱,这将低估流动阻力,高估换热性能。由于液态钠的湍流普朗特数不再近似为一个常数,如不使用湍流普朗特数模型,将高估钠冷快堆的换热性能。由于绕丝的影响,冷却剂呈现出随绕丝顺时针旋转流动的现象。在横截面内,在绕丝前后将形成一对旋涡,而在纵向方向上,绕丝前后并未发现明显的旋涡现象。由于绕丝的阻挡,在面向来流方向的绕丝前方的燃料棒表面温度较低,而绕丝背后燃料棒表面温度较高,燃料棒表面换热较不均匀,且最高温度出现在绕丝与燃料棒接触处的尖角位置。在对入口堵流事故的瞬态计算中,分别对堵块后流场和温度场的瞬态变化进行了分析。对中心堵流事故的计算表明:堵流发生后,流场在0.02秒左右达到了稳态,而温度场在0.15秒左右达到了稳态;堵流事故发生后,最高温度随时间单调上升,稳定后流体域的最高温度达到了 718.4K;瞬态过程中,温度首先从堵块临近下游的燃料棒表面开始升高,并逐渐向外和向下游扩展;堵块后方速度较低,温度较高的尾流区长度约为60毫米,最高温度出现在堵块下游约5毫米处;出口处的流动速度与正常工况相差不大,出口处的温度分布较速度分布对堵流事故更不敏感,当在出口检测到了较小的流动速度和温度变化时,很有可能组件中已经形成了严重的堵流事故;堵块后方的低流速区换热主要依靠附近未堵塞流道填充而来的流体,绕丝产生的二次流对堵流事故有一定的缓解作用。对边角堵流事故的分析表明:堵流发生后,流场在0.02秒左右达到了稳态,但温度场在0.08秒左右才达到了稳态,达到稳态后最高温度为676.0K,比中心堵流事故低;堵块后方的尾流区延伸到了 70毫米,较中心堵流事故长;相比中心堵流事故,边角堵流事故出口处速度变化较大,这可能是由于边角堵流临近燃料盒,导致堵塞位置后的尾流区更难恢复正常所致,同时由于燃料盒不发热,造成了边角堵流事故的最高温度不及中心堵流事故高。本研究获得的绕丝结构的网格剖分方法和湍流普朗特数的分析结果对钠冷快堆的堆芯设计和安全分析具有参考意义。对堵流事故的分析结果表明钠冷快堆开放式的结构有利于缓解堵流事故,但是未来需要分析更多的燃料棒以明确棒数目和燃料盒的精细影响。
刘佳明[4]（2020）在《基于DNS方法的超临界流体湍流换热机理研究》文中研究说明超临界流体技术在能源,化工等领域有着广泛的应用。超临界流体的流动、传热研究对其技术的高效应用具有重要意义。当温度跨越拟临界点时,超临界流体物性会产生剧烈的变化,其与非线性湍流随机运动强烈耦合,导致流动传热特性变得非常复杂,其中伴随的传热恶化现象严重威胁设备的安全性。由于超临界条件下的实验测量手段的限制,传统的实验方法很难研究其中的复杂过程和机理。而基于传统雷诺平均（RANS）的传统CFD方法除不能获得详细的湍流场特征之外,还缺乏变物性条件下的湍流模型和湍流热通量模型,导致计算结果误差较大。直接数值模拟（DNS）方法,不需要任何模型,可以精确模拟湍流流动和传热过程。不仅能够深入分析超临界流体湍流换热过程的复杂机理,还可以获得大量详细的湍流流动及传热数据,为建立超临界条件下的湍流换热模型提供基础。因此,本论文基于DNS方法,发展超临界流体湍流换热DNS并行计算程序,数值模拟超临界水在圆管通道内的湍流流动及传热过程,研究超临界流体热对流中复杂湍流换热机理。本文首先基于Fortran语言、MPI/OPM混合并行方法,开发了超临界流体湍流换热的DNS并行计算程序。程序基于有限差分法,通过时空交错网格对动量与标量方程进行离散化处理,且动量方程和标量方程采用不同的离散格式和阶数,其中动量方程的离散阶数分别有二和四阶;标量方程的离散格式有二阶的QUICK格式以及三阶和五阶的WENO格式等。第三章开展强加热空气在圆管内的湍流流动传热过程DNS模拟,并与详细的实验数据进行比较,验证程序对变密度湍流场计算的精度和可靠性。结果表明本文的计算数据与实验符合很好。同时对空气热对流中的湍流再层流化过程进行了分析,发现强加热导致的气体膨胀加速会导致湍流不断衰减,进而引起对流传热恶化。进一步的分析表明,湍流衰减主要是由于近壁面高温低速流体发射和低温高速流体扫略的相干结构减弱所导致。第四章开展不同超临界压力下流体的湍流换热机理研究。选取P0=23MPα和P0=25MPα,开展了加热圆管内超临界水的湍流换热DNS模拟。研究结果表明,相比于常物性热对流,超临界流体在热对流过程中无量纲摩擦系数和换热系数（努塞尔数）都显着下降。当超临界压力更接近拟临界压力Ppc=22MPα时,物性脉动更剧烈,导致湍流衰减更显着,无量纲摩擦系数和换热系数下降也更明显。通过对摩擦系数与努塞尔数的FIK分解发现,摩擦系数Cf与努塞尔数Nu的下降主要是由于湍流衰减,导致湍流贡献减少引起,并且随着压力更接近临界压力,湍流贡献减少越显着。进一步研究还发现,在超临界流体湍流热对流中,物性脉动变化非常剧烈,比如密度脉动方差（?）,比热脉动方差（?）,导致了与传统流体湍流换热的不同。在超临界流体的湍流热对流中,密度脉动相关项ρ’u”v”与平均密度相关项-ρu”v“数量级相当,在湍流流动及换热中有重要作用。剧烈的物性脉动也使得经典的壁面湍流平均速度和平均温度尺度律不再适用。第五章开展不同加热条件下超临界流体的湍流换热特性研究。研究发现在高热流密度下,加速参数Kυ增大到1.5 × 10-6附近时,流动开始从湍流向层流态过渡。在湍流态阶段,由于壁面切应力减小,壁面摩擦系数下降;之后由于层流态的出现,壁面切应力与粘度增加,导致摩擦系数上升。其中,负的湍流应力产生项逐渐增加导致湍流应力下降,进而湍动能的衰减,湍流换热减弱,努塞尔数的下降。第六章开展浮力对超临界流体湍流换热的影响机理研究。通过研究不同浮力条件下上升加热圆管内超临界水湍流换热,发现弱浮力条件导致超临界流体传热恶化,而强浮力条件会导致换热增强。随着浮力的进一步增强,超临界流体的壁面摩擦系数也逐渐增加,努塞尔数增加,湍流换热的能力增强。这主要是因为浮力的间接效应使得速度分布出现M型速度分布,导致湍动能产生,湍动能在速度梯度较大的区域增加,改善了湍流的产生,强化了换热;另一方面,湍动能的浮力产生项也随着浮力增大而增大,进一步强化了湍流换热。通过对比DNS与基于湍流模型的RANS结果,发现RANS计算中存在湍动能及湍动能产生等被严重低估、湍流普朗特数模型偏差较大、缺少浮力产生项模化方法等问题。第七章开展流动雷诺数对超临界流体湍流换热的影响分析。发现了雷诺数增加导致湍流显着增加,高温流体与低温流体对流增强,最终导致湍流核心区域的平均焓上升。主要原因是,雷诺数的增加导致湍动能产生与湍流应力产生进一步增强,因此湍流强度进一步增加。雷诺数导致湍流强度的增加主要体现在热端跨临界区域,而冷端由于远离跨临界区域,湍流强度变化较小。当雷诺数增加时,传统的速度与温度尺度律偏差也显着增大。综上所述,本文采用DNS方法对超临界流体的湍流热对流过程进行精细的数值模拟,获得大量详实而精确的平均及瞬时流场和温度场数据。在此基础上,对超临界湍流热对流中由于物性剧烈变化引起的复杂湍流流动及换热机理进行深入分析和研究,为建立适用于超临界流体流动及传热分析的工程计算模型提供基础条件。
马玉琢[5]（2020）在《冷却剂在含定位格架燃料棒束内的流动及其影响分析》文中研究指明压水堆核电厂通过冷却剂流经燃料组件进行热量交换将核裂变产生的能量带出堆芯,冷却剂与燃料组件的热工水力和结构形变特性直接关系到反应堆的安全和核电厂的效率,研究两者的特性及其相互影响作用具有重要意义。本文建立了 5X5含定位格架燃料棒束和冷却剂流动的几何模型并划分高质量混合网格,通过模型模拟与实验结果的适应性验证,首先研究了冷却剂在正常运行工况和单流道阻塞工况下的流动特性,进而采用数值计算中的单向和双向多场耦合分析方法对冷却剂与含格架燃料棒束进行多场耦合模拟,分析研究冷却剂与燃料组件间的相互作用和影响,为堆芯的安全分析和燃料组件的优化设计提供参考。研究结果表明,在正常运行工况下定位格架中的搅混翼片、条带弹簧和刚性突起等结构通过扰动冷却剂使棒束通道间形成横向流动,并在定位格架下游形成沿对角线流动的绕流,显着增强了冷却剂与燃料棒间的对流换热。在单流道阻塞工况下冷却剂被阻塞子通道局部流速降低致使对流换热效率下降、燃料棒温度升高,热工裕量减小,但最高温度仍低于饱和温度约34.3K。根据单向热流固耦合分析的结果,定位格架的存在使冷却剂流动不均匀分布,棒束受迫产生的形变也呈现出不均匀的特性,冷却剂横向流动与燃料棒热应力使棒束发生形变,最大形变量级为数百微米。通过对比单向热流固耦合与双向多场耦合条件的模拟结果,冷却剂的平均温度、峰值温度和二次流速度及燃料棒束的形变量均小于单向分析中的结果,多场耦合分析更贴近于堆内冷却剂和燃料棒束的实际情况,可以避免对流动和增强换热过于乐观的估计,在两种条件下棒束均能保持原本结构的稳定。研究结果为开展更贴近真实情况的仿真和多物理场耦合模拟提供了实现方法和相关数据,具有一定的参考意义。
彭宇[6]（2020）在《平行管束超临界工质流动不均匀性研究》文中指出在超临界循环流化床锅炉中,过热器和再热器中的工质处于超临界状态,在临界点处,工质的物性参数尤其是比热容会发生剧烈变化,这对管内工质的流动造成很大影响,严重时会导致管壁超温甚至爆管。为了研究超临界工质在悬吊屏内的流动不均匀性变化规律,基于流体模化理论,采用R-134a为工质替代水,搭建超临界工质平行管束试验系统。利用纯气流试验和颗粒试验进行试验,对试验原理和试验系统进行验证。通过改变工质参数、循环流化床参数和管道进出口结构,得到工质在平行管束内的流动不均匀性。主要研究内容和结果如下:（1）超临界工质在平行管束内的流动不均匀性主要受管内工质与管壁换热、管外壁与炉膛气固相换热和管内压降三个因素的影响,对两侧管道的影响较大;（2）管内工质参数的变化主要影响了管内工质与管壁的换热。工质入口温度的增加,使工质的流动不均匀性降低;当工质压力大于临界压力时,入口压力的增加对工质流动不均匀性的影响较小;工质质量流率的增加,导致了管内流动不均匀性的增加。（3）循环流化床运行参数的变化主要改变了炉膛颗粒浓度,影响管外壁与气固相的换热。炉膛颗粒浓度增加,工质的流动不均匀性增加;在保证固体颗粒浓度一定时,截面风速的增加,管内工质的流动不均匀性降低;当二次风速一定时,减小二次风率,工质流动不均匀性先增加后减小;当总截面风速一定时,二次风率增加,管内流动不均匀性降低。总结得到了流量不均系数的经验公式。（4）不同的管道结构会造成管内的压降变化,由于工质流量小、管道尺寸小,压降变化较小,对流动的影响不及换热带来的影响。
史建新[7]（2019）在《直管式直流蒸汽发生器蒸干及蒸干后传热数值模拟》文中研究指明随着压水堆核动力系统对蒸汽发生器效率和体积的要求越来越高,直流蒸汽发生器以高效率、结构紧凑和模块化建造等优点受到国际上的广泛关注。直流蒸汽发生器二次侧流体经历从过冷水被加热到过热蒸汽的复杂汽液两相流动与换热过程,不可避免地发生蒸干传热恶化现象。蒸干的发生导致二次侧流体与管壁间的表面传热系数急剧下降,壁温急剧上升,使传热管束更易遭受应力腐蚀和老化失效等问题。目前研究以定热流加热方式下直管内蒸干为主,尚缺乏针对实际直流蒸汽发生器内蒸干的预测。因此开展直流蒸汽发生器蒸干及蒸干后传热特性研究对其安全稳定运行具有重要意义。本文以Babcock&Wilcox公司设计的直管式直流蒸汽发生器为原型,基于近似模化法建立其简化的三维单元管物理模型。在此基础上,采用能够准确描述直流蒸汽发生器单相对流换热与传热管导热的数学模型和二次侧汽液两相流动与换热数学模型,并补充流场间质量、动量、能量传递以及流场与壁面间相互作用的封闭关联式,进行了如下数值模拟研究:针对实际直管式直流蒸汽发生器蒸干及蒸干后传热特性,分别进行了基于拟合热流和一、二次侧耦合换热的数值模拟研究。发现在缺液区尽管液相仍处于饱和状态,但是蒸汽通过与壁面的对流换热吸收热量已经进入过热状态,导致缺液区发生偏离热力平衡现象,实际质量含汽率以相对于液膜强制对流蒸发区更小的轴向变化率上升。耦合换热边界下二次侧壁温飞升幅度较小（约26K）,壁温轴向变化率仅为几十K/m。与此相比,定热流边界下不仅蒸干位置较耦合换热边界提前,而且蒸干发生处壁温轴向变化率高达几百K/m。这意味着对于涉及到蒸干的直流蒸汽发生器或换热设备,要重点关注蒸干传热恶化引起的较高的壁温轴向变化率以及可能由此引发的应力腐蚀、甚至烧毁问题。针对缺液区的蒸汽过热现象,定义了表征偏离热力平衡程度的新参数-偏离度（post-dl）并提出了预测缺液区过热蒸汽温度的方法。发现随着换热的进行缺液区偏离度越来越高,所研究范围内平均偏离度约为26%。参数-偏离度可用于预测缺液区的过热蒸汽温度,为直流蒸汽发生器传热区域的准确划分提供一定的参考。针对直流蒸汽发生器不同工况和支撑板结构下的蒸干特性,数值研究了运行参数和支撑板对蒸干及蒸干后传热的影响。研究发现质量流速对蒸干后壁温的影响规律与偏离核态沸腾相反,这是由于发生两类传热恶化的机理不同所致。压力影响蒸干位置及蒸干处的壁温飞升幅度,随压力的增大蒸干位置逐渐向下游移动,相应的壁温飞升幅度减小。有支撑板且考虑缝隙时的滑速比低于其他两种结构,并且蒸干位置位于不考虑支撑板时的上游。支撑板下游漩涡产生的强化换热效应能够在一定程度上降低蒸干引起的壁温飞升,定热流边界条件下壁温飞升幅度由不考虑支撑板时的300 K降低到约200 K,并且壁温轴向变化率减小。这说明流道间布置的支撑结构在一定程度上有利于降低壁面温度。针对直流蒸汽发生器缺液区壁温较高的问题,采用欧拉-拉格朗日法对液滴溅射时缺液区流动与换热进行了数值研究,揭示了蒸干发生处的液滴直径、液滴轴向流速和径向扰动、临界质量含汽率等蒸干参数对缺液区传热和壁温分布的影响规律。研究发现液滴直径的减小一定程度上有助于降低蒸干传热恶化及蒸干后偏离热力平衡可能造成的危害。液滴轴向流速值的大小直接决定着缺液区壁温轴向分布规律,但是当其达到或超过5 m/s后对蒸干后壁温及表面传热系数的影响几乎可以忽略。临界质量含汽率是影响壁温分布规律的又一关键因素,随着临界质量含汽率的增大,壁温沿轴向的分布由下降逐渐变为上升趋势。在所研究范围内,适量的液滴能够有效地降低蒸干处壁温飞升的最大值及蒸干后整体壁温,强化换热效果最高达到60%。
胡振枭[8]（2019）在《超临界水稳态与跨临界瞬态流动传热特性研究》文中提出超临界水冷堆是第四代反应堆中唯一的水冷堆型。然而,超临界水物性的奇异变化使得其堆内热工水力行为与常规次临界压水堆有很大的不同。简单流道内,超临界水存在正常传热、传热强化以及传热恶化三种典型传热现象。棒束流道结构复杂,加上定位件的影响,其传热行为更加复杂。超临界水冷堆在启停堆或者失压事故工况下,将经历跨临界瞬态过程。因此次临界条件下的沸腾危机现象可能再次出现,威胁包壳的安全。超临界水冷堆稳态与跨临界瞬态热工水力分析面临巨大挑战,迫切需要开展相关研究。本文工作主要包括以下四个方面。（1）开展光滑流道2×2棒束超临界水流动传热稳态实验,研究无定位件时光滑流道内棒束的周向和整体传热特性。棒束结构为2×2正方形排布,加热棒外径为10 mm,节径比为1.18。实验结果表明,加热棒存在显着的周向传热不均匀,周向传热差异在拟临界区附近最小。针对棒束整体传热规律,详细讨论了热流密度、质量流速以及压力的影响,发现其规律与圆管一致,且棒束内同样有可能发生传热恶化。研究表明,表征浮升力影响大小的无量纲因子?B与换热系数比具有良好的规律性,基于此提出了适用于棒束的超临界传热经验关系式。（2）开展格架定位环管与绕丝定位2×2棒束超临界水流动传热稳态实验,研究定位格架与定位绕丝两类典型定位件对传热的影响。实验结果表明,超临界条件下格架对下游传热的影响规律比次临界条件下复杂,且影响距离显着大于次临界工况。研究分析了七种影响格架对下游传热作用的因素,总结了其中占主导作用的四种因素,并对比归纳了不同无量纲物性修正项与最大换热系数增强比的关系,提出了适用于超临界条件下的格架传热关系式。实验观察到格架所致传热恶化现象,且对应的下游传热并非呈简单指数衰减规律,而是振荡回归。对此,结合CFD数值分析给出了合理的解释。通过采用表征浮升力效应的无量纲Bob数为评价标准,研究得到了格架所致传热恶化发生的临界条件。绕丝对传热影响的实验研究表明,绕丝使得棒束周向传热规律复杂化。总体而言,绕丝能提升平均换热系数,却不能消除传热恶化。（3）开展绕丝定位2×2棒束超临界水跨临界降压与升压瞬态流动传热实验,研究加热棒在跨临界瞬态过程中沿程壁温响应规律。实验结果表明,一定条件下,降压和升压跨临界瞬态过程中均有可能出现沸腾危机,但二者行为有所不同。降压过程中存在动态的骤冷前沿,使得壁温同步升高却从上游至下游依次落下,升压时沿程壁温则大致同升同降。降压过程中沸腾危机后最高壁温与影响区间均大于升压过程。实验还研究了质量流速、热流密度和压力变化速率对瞬态传热的影响。（4）针对跨临界降压瞬态过程,开发相应的计算程序,通过对典型工况进行数值模拟,经实验验证与深入分析,确定跨临界时发生沸腾危机的条件。程序通过采用稳态一维流动方程和包壳瞬态导热方程,选择恰当的壁面传热模型,以给定速度的方式实现骤冷前沿的移动,将水的临界点温度作为跨临界时干湿壁面的分界点,成功模拟了跨临界降压瞬态过程。综合实验数据与程序计算结果,得到了跨临界时发生沸腾危机的临界条件,为超临界水冷堆安全分析提供了参考。
赵萌[9]（2017）在《典型流道内超临界水流动传热实验和数值模拟研究》文中提出超临界水冷反应堆（SuperCritical Water-Cooled Reactor,SCWR）相对目前的压水堆具有热效率高、设备简化等优点,国际上对其展开了广泛的关注和深入的研究。在超临界反应堆燃料元件设计中,一项关键的工作便是控制包壳温度,防止发生与温度相关的包壳失效,确保燃料元件在堆内安全运行。因此,准确的预测包壳和流体间的传热行为非常重要。由于超临界水在拟临界点附近物性变化剧烈,超临界水的流动和传热等热工水力行为与次临界压力下相比存在明显差异,从而给SCWR的燃料组件设计工作带来了很大的挑战。因此,需针对超临界水在燃料组件典型流道内的流动和传热现象进行深入的研究。本文针对超临界流体流动传热的研究现状进行了大量调研,并根据上海交通大学提出超临界混合谱反应堆燃料元件,结合上海交通大学已有的SWAMUP装置,主要对以下方面进行了研究:（1）开展了针对水力直径7.6mm和10mm的圆管的流动传热实验研究,建立了圆管传热数据库,并对影响圆管传热的参数进行了评价。针对公开文献中较少研究的下降流动研究,建立了针对下降流动预测换热系数的半经验关联式。（2）开展了水力直径与混合谱燃料元件相近,7.3mm环形通道流动传热实验研究,建立了传热数据库,并对定位格架对传热影响进行了深入研究。基于次临界下阻力压降的半经验关联式,通过分析无量纲参数对流动影响,建立了针对超临界水环管内流动受定位格架影响的关联式。（3）开展了两种2×2棒束实验,水力直径分别与超临界混合谱燃料元件相近,分析了定位格架对传热的影响。建立了2×2棒束传热数据库,根据实验测得的壁温,借助截面平均方法、数值模拟方法和子通道程序方法,得到了2×2棒束通道内棒与流体换热系数。本研究建立了超临界流体在圆管、环管、棒束三种典型流道内传热数据库,分析了参数及定位格架对传热影响,特别对圆管传热作了比较详细地分析,并与另外两种流道的传热进行了对比,研究结果表明:参数影响在三种典型流道内相似,流量、热流密度、流动方向对传热影响较大,传热恶化现象出现在高热流密度质量流速比（q/G）的圆管工况中;环管、棒束流道定位格架下游换热系数出现明显升高,传热恶化得到抑制;采用截面平均、数值模拟和子通道程序三种方法得到的棒束换热系数相近;采用无量纲数方法拟合出适合圆管下降流动的新的计算关系式,关联式较好地预测了换热系数,基于阻力压降公式建立了定位格架下游影响传热计算关系式,较好地预测了定位格架下游传热强化及强化衰减。
李权[10]（2017）在《压水堆格架棒束通道CHF数值预测模型开发及方法研究》文中研究指明准确预测压水堆格架棒束通道的临界热流密度（CHF）,对燃料组件格架的设计及筛选具有重要的指导意义。当前研究中采用数值方法预测格架棒束通道临界热流密度的研究较少。本文基于理论研究及实验数据开发新的活化核心密度模型,构建了适用于压水堆高压工况的两相CFD数值模型,基于两相CFD模拟,并结合格架棒束通道的特点及CHF预测的原理,提出了适用于格架棒束通道CHF数值预测的模型及方法,为燃料组件格架的设计提供新的辅助手段。压水堆燃料组件通常运行在高压的工况下,现有的活化核心密度模型在高压工况下的适用性存在不足,因此本文基于理论分析及实验数据的拟合,开发了新的活化核心密度模型,该模型综合考虑了压力、接触角及壁面过热度的影响,通过与实验数据的对比,验证了模型的正确性,在高压区域预测精度良好。对两相CFD模拟过冷沸腾两相流动所需的各个子模型进行敏感性分析,掌握各个子模型对两相分布的影响,并结合实验数据,对各个子模型或相关系数进行筛选,构建适用于压水堆高压工况过冷沸腾模拟的数值模型,主要采用考虑高压影响的活化核心密度模型及汽泡脱离直径模型。在准确模拟过冷沸腾两相流动的基础上,提出基于沸腾曲线二次转折的CHF预测方法。以均匀加热圆管为对象,对该预测方法在不同工况下的预测精度进行了研究,大部分工况预测精度良好,但在高局部含汽率、低质量流量和低压力下的预测精度较低。同时研究发现非均匀加热工况与均匀加热工况的结果有所不同,基于壁面温度和空泡份额的峰值,首次对非均匀加热工况的CHF进行了数值预测,预测得到的CHF值及CHF发生的位置都与实验符合良好。基于上述模型及CHF预测方法,对压水堆格架棒束通道的CHF进行了数值预测研究。首先研究了子通道的情况,对PSBT实验子通道部分进行了数值模拟,与实验数据符合良好,建立的CHF预测方法适用于子通道。针对格架棒束通道的特点,对构建的数值模型进行适应性调整,模拟了全长尺寸格架棒束通道内过冷沸腾两相流动,在CHF预测所关注的高空泡份额区域,与实验值符合良好,并在两相分布的基础上,提出了压水堆格架棒束通道CHF的预测方法。
二、棒束临界热流密度流体模化研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、棒束临界热流密度流体模化研究（论文提纲范文）
（1）压水堆燃料组件流动沸腾及临界热流密度数值模拟研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号对照表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 两相流动沸腾CFD理论模型 |
| 2.1 欧拉双流体模型 |
| 2.2 相间作用力模型 |
| 2.2.1 曳力 |
| 2.2.2 湍流耗散力 |
| 2.2.3 升力 |
| 2.2.4 壁面润滑力 |
| 2.2.5 虚拟质量力 |
| 2.3 壁面沸腾模型 |
| 2.3.1 汽化核心密度 |
| 2.3.2 气泡脱离直径 |
| 2.3.3 气泡脱离频率 |
| 2.4 湍流模型及近壁面处理 |
| 2.4.1 湍流模型 |
| 2.4.2 近壁面处理 |
| 2.5 相间质量及能量传递模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 过冷流动沸腾CFD模型参数敏感性研究 |
| 3.1 计算工况及几何建模 |
| 3.2 网格及湍流模型的敏感性分析 |
| 3.3 壁面沸腾模型敏感性分析 |
| 3.4 相间作用力模型敏感性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 圆管和单棒通道内流动沸腾及CHF模拟研究 |
| 4.1 CHF实验概况 |
| 4.1.1 垂直上升圆管内CHF实验介绍 |
| 4.1.2 单棒通道内CHF实验介绍 |
| 4.2 模拟工况及网格敏感性分析 |
| 4.2.1 垂直上升圆管 |
| 4.2.2 单棒通道 |
| 4.3 CHF预测方法说明 |
| 4.4 垂直上升圆管CHF计算结果分析 |
| 4.5 单棒通道CHF计算结果分析 |
| 4.5.1 CHF预测结果 |
| 4.5.2 搅混翼对两相流场的影响分析 |
| 4.6 结论 |
| 5 棒束通道内流动沸腾及CHF模拟研究 |
| 5.1 5 × 5 棒束通道CHF实验 |
| 5.2 模拟工况及网格敏感性分析 |
| 5.3 CHF值及其发生位置的判定方法 |
| 5.4 5 × 5 棒束通道热工水力特性分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 A 节选2006 版CHF查询表 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）螺旋细通道内单相强化传热及流动沸腾传热研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究动态 |
| 1.2.1 以单相液体为工质时螺旋通道的强化研究 |
| 1.2.2 螺旋通道两相流动过程中的流型 |
| 1.2.3 以水为工质的常规尺度螺旋通道流动沸腾传热研究 |
| 1.2.4 以制冷剂为工质的常规尺度螺旋通道流动沸腾传热研究 |
| 1.2.5 其他工质的常规尺度螺旋通道流动沸腾传热研究 |
| 1.2.6 微细尺度螺旋通道内流动沸腾传热研究 |
| 1.2.7 螺旋通道内沸腾传热关联式研究 |
| 1.2.8 微细尺度通道中的流动沸腾不稳定性 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 螺旋细通道内单相强化传热数值模拟研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 模型与边界条件设置 |
| 2.2.1 物理模型 |
| 2.2.2 数学模型 |
| 2.2.3 模型求解与网格划分 |
| 2.3 数据处理 |
| 2.4 结果与讨论 |
| 2.4.1 数值方法可靠性验证 |
| 2.4.2 流动特性分析 |
| 2.4.3 传热特性分析 |
| 2.4.4 熵产分析 |
| 2.4.5 关联式拟合 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 螺旋细通道内气液两相流数值模拟研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模型与边界条件设置 |
| 3.2.1 物理模型 |
| 3.2.2 数学模型 |
| 3.2.3 模型求解与网格划分 |
| 3.3 气液两相流截面含液率分布规律 |
| 3.3.1 进口含气率对螺旋通道内截面含液率的影响 |
| 3.3.2 涡发生器对螺旋通道内截面含液率的影响 |
| 3.3.3 速度对螺旋通道内截面含液率的影响 |
| 3.4 气液两相流的压降特性 |
| 3.4.1 进口速度对螺旋通道内两相压降的影响 |
| 3.4.2 涡发生器对螺旋通道内两相压降的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 流动沸腾实验装置与方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验装置 |
| 4.2.1 实验装置与步骤 |
| 4.2.2 实验段 |
| 4.3 实验工况与步骤 |
| 4.4 实验数据处理 |
| 4.4.1 有效热流密度 |
| 4.4.2 流量计标定 |
| 4.4.3 螺旋通道内单相区及两相区的长度 |
| 4.4.4 流体温度 |
| 4.4.5 局部传热系数 |
| 4.4.6 局部干度 |
| 4.4.7 不确定度分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 螺旋细通道内沸腾传热及不稳定性的实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验结果与分析 |
| 5.2.1 沸腾曲线 |
| 5.2.2 传热系数 |
| 5.2.3 传热系数关联式 |
| 5.2.4 沸腾传热中的不稳定性 |
| 5.2.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 6.3 创新点 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的科研成果 |
（3）钠冷快堆绕丝组件数值模拟优化及其在堵流工况中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 钠冷快堆实验及子通道程序研究现状 |
| 1.3 钠冷快堆三维数值模拟计算研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 数值模拟方法 |
| 2.1 程序简介 |
| 2.2 湍流模型 |
| 2.2.1 k-ε两方程模型 |
| 2.2.2 雷诺应力模型 |
| 2.2.3 湍流普朗特数 |
| 2.2.4 壁面处理 |
| 2.3 数值求解 |
| 2.3.1 算法 |
| 2.3.2 离散格式 |
| 2.3.3 收敛标准 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 钠冷快堆稳态计算 |
| 3.1 几何建模及网格划分 |
| 3.1.1 计算域 |
| 3.1.2 收敛标准分析 |
| 3.1.3 网格数量无关性分析 |
| 3.1.4 绕丝与燃料棒的接触模型 |
| 3.1.5 边界层分析 |
| 3.2 湍流模型敏感性分析 |
| 3.3 CFD结果的验证 |
| 3.3.1 摩擦因子及努塞尔数的计算结果 |
| 3.3.2 湍流普朗特数模型的影响 |
| 3.4 流场及温度场分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 钠冷快堆堵流事故计算 |
| 4.1 堵流模型 |
| 4.2 中心堵流事故计算 |
| 4.3 边角堵流事故计算 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结 |
| 5.1 本文主要结论 |
| 5.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（4）基于DNS方法的超临界流体湍流换热机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 引言 |
| 1.1 超临界流体 |
| 1.2 超临界流体流动传热研究现状 |
| 1.2.1 超临界流体湍流换热实验研究 |
| 1.2.2 超临界流体湍流换热数值研究 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 第2章 控制方程和数值方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 控制方程 |
| 2.3 数值格式 |
| 2.3.1 时间-空间离散 |
| 2.3.2 时空-交错网格 |
| 2.4 半隐迭代 |
| 2.5 边界条件 |
| 第3章 强加热空气湍流换热的直接数值模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算设置 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 湍流统计 |
| 3.3.2 摩擦系数与努塞尔数恒等式 |
| 3.3.3 象限分析 |
| 3.3.4 瞬时场分析 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 不同超临界压力对超临界流体湍流换热的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算设置 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 超临界压力对系统平均量的影响 |
| 4.3.2 超临界压力对摩擦系数与努塞尔数恒等式的影响 |
| 4.3.3 超临界压力对湍流量的影响 |
| 4.3.4 超临界压力对物性变化的影响 |
| 4.3.5 超临界压力对平均方法的影响 |
| 4.3.6 超临界压力对尺度律的影响 |
| 4.3.7 超临界压力对流动结构的影响 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 不同加热条件对超临界流体湍流换热的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算设置 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 加热对平均量的影响 |
| 5.3.2 加热对湍流统计的影响 |
| 5.3.3 加热对湍流结构的影响 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 浮力对超临界流体湍流换热的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 计算设置 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 浮力对平均统计量的影响 |
| 6.3.2 浮力对湍流统计量的影响 |
| 6.3.3 DNS VS RANS |
| 6.4 小结 |
| 第7章 雷诺数对超临界流体湍流换热的影响 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 计算设置 |
| 7.3 结果与讨论 |
| 7.3.1 雷诺数对平均统计量的影响 |
| 7.3.2 雷诺数对湍流统计量的影响 |
| 7.3.3 雷诺数对流动结构的影响 |
| 7.4 小结 |
| 第8章 工作展望与总结 |
| 8.1 工作总结 |
| 8.2 主要创新点 |
| 8.3 研究展望 |
| 附录A 湍流统计量 |
| 附录B FIK恒等式 |
| 附录C 雷诺平均方程 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（5）冷却剂在含定位格架燃料棒束内的流动及其影响分析（论文提纲范文）
| ABSTRACT |
| 摘要 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.2.3 研究动态分析 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第2章 计算方法理论 |
| 2.1 数值计算方法 |
| 2.2 流体控制方程和湍流模型 |
| 2.2.1 流体控制方程 |
| 2.2.2 湍流模型 |
| 2.3 固体控制方程 |
| 2.4 物理场间耦合的分类及方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 几何建模与网格划分 |
| 3.1 几何模型 |
| 3.2 网格划分 |
| 3.3 计算条件 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 冷却剂流动的数值模拟 |
| 4.1 适应性验证 |
| 4.2 正常运行工况冷却剂流动特性 |
| 4.3 单流道阻塞工况冷却剂流动特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 冷却剂流动对棒束的影响分析 |
| 5.1 单向热流固耦合 |
| 5.2 棒束结构特性分析 |
| 5.3 冷却剂流动对棒束结构的影响分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 冷却剂与棒束间的相互作用分析 |
| 6.1 双向多场耦合 |
| 6.2 多场耦合条件下冷却剂流动的数值特性 |
| 6.3 多场耦合条件下燃料棒束结构特性分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（6）平行管束超临界工质流动不均匀性研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 能源利用现状 |
| 1.2 超临界循化流化床优点以及发展 |
| 1.2.1 国外超临界循环流化床锅炉发展 |
| 1.2.2 我国超临界循环流化床锅炉发展 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 1.3.1 本文工作的提出 |
| 1.3.2 本文的研究内容 |
| 2 试验原理与试验系统 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 流体模化理论 |
| 2.3 模化计算过程 |
| 2.3.1 悬吊屏参数选取 |
| 2.3.2 模化工质选择 |
| 2.3.3 模化参数计算 |
| 2.4 试验系统介绍 |
| 2.4.1 试验系统 |
| 2.4.2 测量系统 |
| 2.5 试验计算原理 |
| 2.5.1 换热系数计算 |
| 2.5.2 管道流量计算 |
| 2.6 试验流程 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 误差分析及验证试验 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 误差分析 |
| 3.2.1 换热系数误差计算 |
| 3.2.2 管道流量误差计算 |
| 3.3 纯气流试验验证 |
| 3.4 颗粒试验验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 工质参数对流动不均匀性的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 入口温度对流动不均匀性的影响 |
| 4.3 入口压力对流动不均匀性的影响 |
| 4.4 工质流率对流动不均匀性的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 循环流化床参数对流动不均匀性的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 炉膛颗粒浓度对流动不均匀性的影响 |
| 5.3 炉膛二次风率对流动不均匀性的影响 |
| 5.3.1 二次风量一致 |
| 5.3.2 截面总风速一致 |
| 5.4 经验公式 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 管道结构对流动不均匀性的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 不同管道结构下各管流量不均系数分布 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 全文总结及展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 本文主要创新点 |
| 7.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的论文 |
（7）直管式直流蒸汽发生器蒸干及蒸干后传热数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 |
| 1.2 沸腾危机及直管式直流蒸汽发生器特点 |
| 1.3 直流蒸汽发生器热工水力特性研究现状 |
| 1.3.1 不同换热边界条件下蒸干研究 |
| 1.3.2 直流蒸汽发生器汽液两相流动与换热特性研究 |
| 1.3.3 沸腾传热恶化现象影响因素研究 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 1.4.1 论文选题思路 |
| 1.4.2 本文主要研究内容 |
| 第2章 直流蒸汽发生器流动与换热数学模型 |
| 2.1 流动沸腾传热过程 |
| 2.2 单相流动与换热数学模型 |
| 2.3 汽液两相流动与换热数学模型 |
| 2.3.1 核态沸腾区 |
| 2.3.2 液膜强制对流蒸发区 |
| 2.3.3 缺液区 |
| 2.4 封闭关联式 |
| 2.4.1 流场间相互作用 |
| 2.4.2 流场与壁面间的相互作用 |
| 2.4.3 蒸干标准的改进 |
| 2.4.4 表面张力模型 |
| 2.4.5 湍流模型 |
| 2.4.6 近壁区域处理方法 |
| 2.4.7 支撑板引起的阻力模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 不同边界条件下直流蒸汽发生器热工水力数值模拟 |
| 3.1 模型验证 |
| 3.1.1 基于第二类边界条件的模型验证 |
| 3.1.2 基于实际耦合换热边界的模型验证 |
| 3.2 基于拟合热流密度的热工水力特性研究 |
| 3.2.1 概述 |
| 3.2.2 二次侧物理模型、网格系统及边界条件 |
| 3.2.3 二次侧网格无关解验证 |
| 3.2.4 二次侧水力特性分析 |
| 3.2.5 二次侧传热特性分析 |
| 3.3 基于一、二次侧耦合换热的热工水力特性研究 |
| 3.3.1 概述 |
| 3.3.2 直流蒸汽发生器物理模型、网格系统及边界条件 |
| 3.3.3 直流蒸汽发生器水力特性分析 |
| 3.3.4 直流蒸汽发生器传热特性分析 |
| 3.4 缺液区偏离热力平衡现象研究 |
| 3.4.1 传热特性分析 |
| 3.4.2 偏离热力平衡程度的提出与应用 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 运行参数和支撑板对蒸干及蒸干后传热特性的影响 |
| 4.1 运行参数对蒸干及蒸干后传热的影响研究 |
| 4.1.1 质量流速的影响研究 |
| 4.1.2 热流密度的影响研究 |
| 4.1.3 压力的影响研究 |
| 4.1.4 入口过冷度的影响研究 |
| 4.2 支撑板对汽液两相流动和换热的影响研究 |
| 4.2.1 物理模型、网格系统及边界条件 |
| 4.2.2 考虑支撑板的网格无关解验证 |
| 4.2.3 支撑板对两相流动的影响 |
| 4.2.4 支撑板对流动沸腾传热的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 蒸干参数对蒸干及蒸干后传热的影响研究 |
| 5.1 基于欧拉-拉格朗日法的蒸干及蒸干后数学模型 |
| 5.1.1 连续蒸汽控制方程 |
| 5.1.2 离散液滴控制方程 |
| 5.1.3 流场间、流场与壁面间相互作用 |
| 5.1.4 计算策略 |
| 5.2 物理模型、网格系统及边界条件 |
| 5.3 蒸干参数对蒸干及蒸干后传热的影响研究 |
| 5.3.1 基于欧拉-拉格朗日法的模型验证 |
| 5.3.2 缺液区网格无关解验证 |
| 5.3.3 蒸干及蒸干后传热特性分析 |
| 5.3.4 有无液滴时的传热特性对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及取得的科研成果 |
| 致谢 |
（8）超临界水稳态与跨临界瞬态流动传热特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号与标记 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 超临界稳态传热实验研究 |
| 1.2.2 定位件对传热的影响 |
| 1.2.3 跨临界压力瞬态传热研究 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 1.4 章节安排 |
| 第二章 实验系统及方法 |
| 2.1 回路系统 |
| 2.1.1 主回路 |
| 2.1.2 电气系统 |
| 2.1.3 测控系统 |
| 2.1.4 辅助系统 |
| 2.2 实验本体与工况 |
| 2.2.1 光滑流道2×2 棒束稳态实验 |
| 2.2.2 格架定位环管稳态实验 |
| 2.2.3 绕丝定位2×2 棒束稳态与瞬态实验 |
| 2.3 重复性验证 |
| 2.4 数据处理方法 |
| 2.4.1 光滑流道2×2 棒束稳态实验 |
| 2.4.2 格架定位环管稳态实验 |
| 2.4.3 绕丝定位2×2 棒束稳态与瞬态实验 |
| 2.5 不确定度分析 |
| 第三章 光滑流道棒束稳态传热实验研究 |
| 3.1 壁面周向温度不均匀 |
| 3.2 系统参数对整体传热的影响 |
| 3.2.1 热流密度的影响 |
| 3.2.2 质量流速的影响 |
| 3.2.3 压力的影响 |
| 3.3 现有传热关系式评价 |
| 3.4 新关系式的建立 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 定位件对传热的影响研究 |
| 4.1 影响格架下游传热的因素 |
| 4.2 格架下游传热关系式研究 |
| 4.2.1 现有次临界关系式对比 |
| 4.2.2 超临界关系式的建立 |
| 4.2.3 新关系式的验证与评价 |
| 4.3 格架所致传热恶化实验研究 |
| 4.3.1 格架所致传热恶化现象 |
| 4.3.2 传热恶化发生的条件 |
| 4.4 格架所致传热恶化分析 |
| 4.4.1 模型及求解 |
| 4.4.2 机理分析 |
| 4.5 定位绕丝对棒束传热的影响 |
| 4.5.1 加热棒周向传热 |
| 4.5.2 流道整体传热 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 跨临界瞬态流动传热实验研究 |
| 5.1 降压过程壁温响应特征研究 |
| 5.1.1 典型特征 |
| 5.1.2 系统参数的影响 |
| 5.1.3 流动方向的影响 |
| 5.2 骤冷前沿区域传热行为分析 |
| 5.2.1 骤冷前沿的移动过程 |
| 5.2.2 子通道间的差异 |
| 5.3 升压过程壁温响应特征研究 |
| 5.3.1 沸腾危机 |
| 5.3.2 系统参数的影响 |
| 5.3.3 升压与降压过程的对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 跨临界降压瞬态数值计算 |
| 6.1 控制方程 |
| 6.1.1 流体控制方程 |
| 6.1.2 包壳导热方程 |
| 6.2 壁面传热模型 |
| 6.3 骤冷前沿移动速度模型 |
| 6.4 程序流程与适用范围 |
| 6.5 程序验证与分析 |
| 6.5.1 实验对比 |
| 6.5.2 CHF临界条件 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 本文创新点 |
| 7.3 研究不足与工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用的论文 |
（9）典型流道内超临界水流动传热实验和数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 超临界流体传热特性 |
| 1.2.1 超临界水热物性 |
| 1.2.2 超临界水的传热特性 |
| 1.3 超临界水传热特性研究现状 |
| 1.3.1 实验研究 |
| 1.3.2 数值模拟研究 |
| 1.3.3 传热关系式研究 |
| 1.3.4 传热数据查询表(Look-up Table,LUT)研究 |
| 1.4 现有研究总结 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 1.6 本文提纲 |
| 第二章 基本理论 |
| 2.1 传热基本理论 |
| 2.1.1 热传导 |
| 2.1.2 对流传热 |
| 2.2 常用无量纲参数 |
| 2.3 关系式建立 |
| 2.3.1 对流传热关系式建立 |
| 2.3.2 格架下游强化传热关系式建立 |
| 2.4 湍流的数值模拟 |
| 2.4.1 直接数值模拟 |
| 2.4.2 大涡模拟 |
| 2.4.3 雷诺时均方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 实验研究方法 |
| 3.1 实验装置 |
| 3.1.1 实验装置主回路 |
| 3.1.2 电气系统 |
| 3.1.3 测量系统 |
| 3.1.4 数据采集系统 |
| 3.2 实验步骤 |
| 3.2.1 冷态调试 |
| 3.2.2 热态调试 |
| 3.2.3 正式实验 |
| 3.3 数据处理 |
| 3.4 不确定性分析 |
| 3.4.1 测量量不确定度 |
| 3.4.2 间接参数不确定度 |
| 第四章 圆管通道传热研究 |
| 4.1 实验本体与研究工况 |
| 4.2 圆管对流传热特性影响参数分析 |
| 4.2.1 压力对传热影响 |
| 4.2.2 热流密度影响 |
| 4.2.3 质量流速影响 |
| 4.2.4 流动方向对传热影响 |
| 4.2.5 管径对传热影响 |
| 4.2.6 入口温度对传热影响 |
| 4.3 圆管传热关系式评价 |
| 4.4 无量纲参数研究 |
| 4.5 新关联式建立 |
| 4.6 新关联式验证 |
| 4.7 圆管研究总结 |
| 第五章 环管通道传热研究 |
| 5.1 环管实验段与定位格架 |
| 5.2 定位格架对传热影响 |
| 5.3 环形通道与圆管实验换热系数对比 |
| 5.4 经验关系式比较 |
| 5.5 CFD数值模拟研究 |
| 5.6 定位格架下游强化传热关系式 |
| 5.7 新关系式的建立 |
| 5.8 新检验关联式验证 |
| 5.9 环管研究总结 |
| 第六章 棒束通道传热研究 |
| 6.1 棒束传热实验 |
| 6.2 壁面温度 |
| 6.3 换热系数 |
| 6.3.1 换热系数获取方法 |
| 6.3.2 参数影响 |
| 6.3.3 不同通道比较 |
| 6.3.4 与圆管传热恶化工况比较 |
| 6.4 定位格架对棒束传热研究 |
| 6.4.1 定位格架强化效应 |
| 6.4.2 格架效应的数值模拟研究 |
| 6.4.3 强化效应公式评价 |
| 6.5 周向不均匀研究 |
| 6.5.1 周向温度不均匀现象 |
| 6.5.2 CFD数值模拟比较 |
| 6.5.3 周向不均匀的无量纲温度 |
| 6.6 棒束研究总结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 本文研究内容 |
| 7.2 本文主要结论 |
| 7.3 本文主要创新点 |
| 7.4 未来工作展望 |
| 附录 符号表 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间已发表的论文 |
| 致谢 |
（10）压水堆格架棒束通道CHF数值预测模型开发及方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 活化核心密度的研究现状 |
| 1.2.2 燃料组件棒束通道内两相分布研究现状 |
| 1.2.2.1 简单结构中两相CFD分析 |
| 1.2.2.2 燃料组件棒束通道内两相分布实验研究 |
| 1.2.2.3 燃料组件棒束通道内两相CFD数值模拟 |
| 1.2.3 CHF预测方法研究现状 |
| 1.2.3.1 经验关系式方法 |
| 1.2.3.2 机理模型 |
| 1.2.3.3 CHF查询表方法 |
| 1.2.3.4 流体模化方法 |
| 1.2.3.5 基于CFD的预测方法 |
| 1.2.4 研究现状小结 |
| 1.3 研究目标与内容 |
| 第2章 活化核心密度模型的开发及验证 |
| 2.1 模型的初步构建 |
| 2.2 各个参数的影响 |
| 2.2.1 接触角的影响 |
| 2.2.2 壁面过热度的影响 |
| 2.2.3 压力的影响 |
| 2.2.4 新模型的关系式 |
| 2.3 模型中系数的确定 |
| 2.3.1 接触角随壁面温度的变化 |
| 2.3.2 壁面过热度的影响 |
| 2.3.3 其他系数的值 |
| 2.3.4 新活化核心密度模型 |
| 2.4 模型的验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 高压下过冷沸腾数值模型的构建 |
| 3.1 两相CFD模拟过冷沸腾的基本数值模型 |
| 3.1.1 欧拉两流体模型 |
| 3.1.2 两相间的动量传递 |
| 3.1.3 两相间的能量、质量传递 |
| 3.1.4 汽泡直径的处理方式 |
| 3.1.5 壁面沸腾模型 |
| 3.2 过冷沸腾数值模型的敏感性分析及改进 |
| 3.2.1 基准模型的构建 |
| 3.2.2 实验概况及网格敏感性分析 |
| 3.2.3 湍流耗散力系数 |
| 3.2.4 升力和壁面润滑力 |
| 3.2.5 汽泡直径的分布 |
| 3.2.6 汽泡合并与破裂因子 |
| 3.2.7 活化核心密度模型 |
| 3.2.8 各个模型对两相分布影响的综合分析 |
| 3.3 过冷沸腾两相流动数值模型的综合验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 临界热流密度预测方法研究 |
| 4.1 均匀加热工况CHF的数值预测 |
| 4.1.1 CHF的预测方法 |
| 4.1.2 临界位置的判定 |
| 4.1.3 临界空泡份额的影响 |
| 4.1.4 不同工况对CHF预测精度的影响 |
| 4.1.5 提高CHF预测精度的方法 |
| 4.2 非均匀加热工况CHF的数值预测 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 格架棒束通道CHF预测数值模型及方法 |
| 5.1 子通道内两相流动及CHF的数值预测 |
| 5.1.1 实验概况 |
| 5.1.2 几何建模及网格划分 |
| 5.1.3 网格的敏感性分析 |
| 5.1.4 S-Gamma模型的敏感性分析 |
| 5.1.5 多个子通道工况的数值预测 |
| 5.1.6 截面空泡份额的详细分布 |
| 5.1.7 子通道CHF的数值预测 |
| 5.2 格架棒束通道内两相流动及CHF的数值模拟 |
| 5.2.1 实验概况 |
| 5.2.2 格架的几何建模及网格划分 |
| 5.2.3 单个搅混格架的网格敏感性分析 |
| 5.2.4 全长尺寸5×5格架棒束通道的网格划分 |
| 5.2.5 全长尺寸5×5格架棒束通道内两相流动的数值模拟 |
| 5.2.6 全长尺寸5×5格架棒束通道CHF的数值模拟 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论与建议 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 论文主要创新点 |
| 6.3 建议与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 均匀加热圆管CHF预测工况 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
四、棒束临界热流密度流体模化研究（论文参考文献）
- [1]压水堆燃料组件流动沸腾及临界热流密度数值模拟研究[D]. 尚泽敏. 北京交通大学, 2021
- [2]螺旋细通道内单相强化传热及流动沸腾传热研究[D]. 吴佩霖. 广西大学, 2021(12)
- [3]钠冷快堆绕丝组件数值模拟优化及其在堵流工况中的应用[D]. 王典乐. 中国科学技术大学, 2021(08)
- [4]基于DNS方法的超临界流体湍流换热机理研究[D]. 刘佳明. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [5]冷却剂在含定位格架燃料棒束内的流动及其影响分析[D]. 马玉琢. 华北电力大学(北京), 2020(06)
- [6]平行管束超临界工质流动不均匀性研究[D]. 彭宇. 浙江大学, 2020(08)
- [7]直管式直流蒸汽发生器蒸干及蒸干后传热数值模拟[D]. 史建新. 哈尔滨工程大学, 2019
- [8]超临界水稳态与跨临界瞬态流动传热特性研究[D]. 胡振枭. 上海交通大学, 2019(06)
- [9]典型流道内超临界水流动传热实验和数值模拟研究[D]. 赵萌. 上海交通大学, 2017(08)
- [10]压水堆格架棒束通道CHF数值预测模型开发及方法研究[D]. 李权. 清华大学, 2017(02)