【摘要】：渦流二極管由于其無傳動(dòng)部件、無泄漏及免維修的內(nèi)在屬性，在流體控制領(lǐng)域發(fā)展成為一個(gè)重要的元件。在上世紀(jì)80年代渦流二極管開始應(yīng)用于核工業(yè)后處理燃料輸送中，并延伸至化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域。近些年來，渦流二極管被考慮應(yīng)用到熔鹽堆的非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)中，既能有效減少反應(yīng)堆正常工況下堆芯熔鹽的旁路流量，又可以確保反應(yīng)堆在自然循環(huán)條件下能夠順利導(dǎo)出堆芯余熱。其基本原理為流體工質(zhì)在反向通過渦流二極管時(shí)具有很高的流阻，而正向流通時(shí)，流阻相對(duì)要小很多，其特性類似于電路中的“二極管”。在正向流動(dòng)時(shí)，流場相對(duì)比較簡單，而反向流動(dòng)時(shí)，內(nèi)部流場呈現(xiàn)為復(fù)雜的三維強(qiáng)剪切湍流場，在其腔室中心附近形成強(qiáng)旋流結(jié)構(gòu)，類似于旋風(fēng)分離器、渦流放大器等設(shè)備的內(nèi)部流態(tài)。渦流二極管的典型結(jié)構(gòu)由三部分組成：軸向管、腔室及切向管,其性能參數(shù)由結(jié)構(gòu)參數(shù)及工況條件兩個(gè)因數(shù)決定。 熔鹽堆作為四代堆型之一，在固有安全、燃料循環(huán)、小型化、核資源的有效利用和防止核擴(kuò)散等方面有其特有的優(yōu)點(diǎn)。2011年中國科學(xué)院啟動(dòng)實(shí)施了“未來先進(jìn)核裂變能——釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)”（Thorium Molten Salt Reactor System, TMSR）戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)，由中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所承擔(dān)，其中TMSR池式反應(yīng)堆的輔助冷卻系統(tǒng)（PoolReactor Auxiliary Cooling System, PRACS）概念設(shè)計(jì)中采用了渦流二極管裝置。 本文首先通過數(shù)值模擬計(jì)算了解渦流二極管的流動(dòng)特性及其發(fā)生機(jī)理，為驗(yàn)證計(jì)算模型的可靠性，開展實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。當(dāng)模擬工質(zhì)采用熔鹽FLiBe時(shí),分析各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其性能參數(shù)的影響，通過改進(jìn)其結(jié)構(gòu)以提高渦流二極管的性能參數(shù)，達(dá)到優(yōu)化的目的。分析并計(jì)算PRACS采用渦流二極管裝置的效率，同時(shí)提出螺旋型腔室結(jié)構(gòu)的渦流二極管以改善反向流動(dòng)的不穩(wěn)定性，采用雙切向管結(jié)構(gòu)的渦流二極管可以有效降低正向阻力，提高其綜合性能，為進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化熔鹽堆輔助冷卻系統(tǒng)中的渦流二極管設(shè)計(jì)提供參考。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（上海應(yīng)用物理研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TL24

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 焦磊;陳樅楠;吳淳杰;劉錦濤;王樂勤;;切向管結(jié)構(gòu)對(duì)渦流二極管性能影響的數(shù)值模擬[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2011年03期

2 邵森林;李江云;邱寒;;提高渦流二極管性能的數(shù)值仿真分析[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2011年06期

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4 焦磊;吳淳杰;陳樅楠;尹俊連;劉錦濤;王樂勤;;渦流二極管空化流動(dòng)的數(shù)值計(jì)算[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2012年09期

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本文編號(hào)：2765058