自然循環(huán)系統(tǒng)作為一種典型的非能動(dòng)系統(tǒng),可以提高核動(dòng)力裝置的固有安全性,被應(yīng)用于先進(jìn)核動(dòng)力反應(yīng)堆系統(tǒng)。但是,受限于核動(dòng)力裝置較小的可布置空間,自然循環(huán)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)壓頭一般較小,在搖擺條件的影響下,系統(tǒng)的熱工水力特性會(huì)發(fā)生改變,影響系統(tǒng)的運(yùn)行特性。本文以實(shí)驗(yàn)結(jié)合數(shù)值模擬和理論分析的方法,開展了搖擺條件下自然循環(huán)系統(tǒng)特性的研究。開展了搖擺對(duì)窄矩形通道的單相流動(dòng)與傳熱特性影響的實(shí)驗(yàn)研究,得到了流量與摩擦壓降間的相位關(guān)系,瞬時(shí)和時(shí)均的摩擦阻力和傳熱特性。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合自主開發(fā)的系統(tǒng)分析程序的計(jì)算結(jié)果和理論分析結(jié)果,指出參數(shù)間的非線性關(guān)系是導(dǎo)致?lián)u擺條件下時(shí)均摩擦阻力和傳熱特性發(fā)生變化的主要影響機(jī)制。通過FLUENT軟件研究了搖擺條件下矩形通道內(nèi)的瞬時(shí)徑向速度分布和溫度分布,結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果與系統(tǒng)分析程序的計(jì)算結(jié)果的對(duì)比分析,得到了搖擺運(yùn)動(dòng)對(duì)瞬時(shí)摩擦阻力和傳熱特性的影響機(jī)制。開展了搖擺對(duì)單相自然循環(huán)的系統(tǒng)特性影響的實(shí)驗(yàn)研究,得到了搖擺參數(shù)對(duì)流量和溫度波動(dòng)的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合系統(tǒng)分析程序的計(jì)算結(jié)果,得到了流量和溫度波動(dòng)特性的主要機(jī)制。并結(jié)合理論分析結(jié)果,得到了搖擺對(duì)時(shí)均流量、流量峰值和谷值的影響機(jī)... 

【文章頁數(shù)】：188 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
主要符號(hào)表
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 海洋條件下熱工水力特性研究現(xiàn)狀
        1.2.1 海洋條件對(duì)流動(dòng)阻力特性的影響研究現(xiàn)狀
        1.2.2 海洋條件對(duì)傳熱特性的影響研究現(xiàn)狀
        1.2.3 海洋條件對(duì)自然循環(huán)的系統(tǒng)特性的影響研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要工作
第2章 實(shí)驗(yàn)裝置與實(shí)驗(yàn)方案
    2.1 實(shí)驗(yàn)裝置介紹
        2.1.1 搖擺臺(tái)架
        2.1.2 熱工實(shí)驗(yàn)回路
        2.1.3 可視化實(shí)驗(yàn)段
        2.1.4 測(cè)量系統(tǒng)
    2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)步驟
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟
    2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
        2.3.1 摩擦壓降和摩擦阻力系數(shù)
        2.3.2 換熱系數(shù)
    2.4 不確定度分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 自然循環(huán)系統(tǒng)分析程序開發(fā)
    3.1 流體動(dòng)力學(xué)模型
        3.1.1 簡(jiǎn)化與基本假設(shè)
        3.1.2 守恒方程
    3.2 本構(gòu)關(guān)系式
        3.2.1 摩擦阻力計(jì)算關(guān)系式
        3.2.2 傳熱計(jì)算關(guān)系式
        3.2.3 沸騰特征點(diǎn)計(jì)算
        3.2.4 空泡份額的計(jì)算
        3.2.5 漂移速度約束方程
        3.2.6 壁面熱流分配
        3.2.7 相界面?zhèn)鳠嵊?jì)算
    3.3 傳熱元件導(dǎo)熱計(jì)算
        3.3.1 傳熱元件導(dǎo)熱方程
        3.3.2 導(dǎo)熱方程數(shù)值解法
    3.4 慣性力計(jì)算模型的矢量通用形式
    3.5 穩(wěn)壓器模型
    3.6 程序開發(fā)
        3.6.1 數(shù)值解法
        3.6.2 計(jì)算流程
    3.7 網(wǎng)格劃分
    3.8 程序驗(yàn)證
    3.9 本章小結(jié)
第4章 窄矩形通道內(nèi)單相流動(dòng)與傳熱特性研究
    4.1 窄矩形通道內(nèi)單相摩擦阻力特性
        4.1.1 豎直條件下窄矩形通道內(nèi)流動(dòng)阻力特性
        4.1.2 流量與摩擦壓降的相位差實(shí)驗(yàn)
        4.1.3 搖擺條件下瞬時(shí)摩擦阻力特性
        4.1.4 搖擺對(duì)時(shí)均摩擦阻力系數(shù)的影響
        4.1.5 搖擺對(duì)時(shí)均摩擦阻力系數(shù)的影響機(jī)理
    4.2 窄矩形通道內(nèi)單相傳熱特性
        4.2.1 豎直條件下窄矩形通道內(nèi)傳熱特性
        4.2.2 搖擺條件下瞬時(shí)傳熱特性
        4.2.3 搖擺對(duì)時(shí)均傳熱特性的影響
        4.2.4 搖擺對(duì)時(shí)均傳熱特性的影響機(jī)理
    4.3 搖擺對(duì)瞬時(shí)摩擦阻力與傳熱特性的影響機(jī)理分析
        4.3.1 幾何模型的建立和網(wǎng)格劃分
        4.3.2 參數(shù)的設(shè)置及搖擺工況下的動(dòng)量源項(xiàng)
        4.3.3 網(wǎng)格無關(guān)性檢驗(yàn)和湍流模型選擇
        4.3.4 計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證
        4.3.5 搖擺對(duì)瞬時(shí)流動(dòng)阻力特性的影響機(jī)理分析
        4.3.6 搖擺對(duì)瞬時(shí)傳熱特性的影響機(jī)理分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 搖擺條件下單相自然循環(huán)的系統(tǒng)特性研究
    5.1 搖擺運(yùn)動(dòng)對(duì)單相自然循環(huán)流量的影響
        5.1.1 瞬時(shí)流量
        5.1.2 搖擺運(yùn)動(dòng)影響瞬時(shí)流量的機(jī)理
        5.1.3 時(shí)均流量
        5.1.4 流量波峰和波谷的特征
    5.2 搖擺啟動(dòng)過程的參數(shù)變化特性
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
        5.2.2 經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷奶岢?br>        5.2.3 啟動(dòng)模型的驗(yàn)證
    5.3 溫度波動(dòng)特性
        5.3.1 實(shí)驗(yàn)段出口流體溫度波動(dòng)特性
        5.3.2 實(shí)驗(yàn)段出口流體溫度波動(dòng)的影響因素
        5.3.3 流體溫度波動(dòng)計(jì)算結(jié)果的驗(yàn)證
        5.3.4 加熱區(qū)內(nèi)溫度波動(dòng)特性
    5.4 搖擺條件下流體的溫度分布
        5.4.1 窄矩形通道的加熱區(qū)內(nèi)流體溫度分布
        5.4.2 絕熱段流體溫度分布
    5.5 搖擺對(duì)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)力和阻力的影響
        5.5.1 搖擺對(duì)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)力的影響
        5.5.2 搖擺對(duì)系統(tǒng)阻力的影響
    5.6 流量波動(dòng)幅度理論分析與驗(yàn)證
        5.6.1 流量波動(dòng)幅度的預(yù)測(cè)模型
        5.6.2 流量波動(dòng)幅度預(yù)測(cè)模型的驗(yàn)證
    5.7 本章小結(jié)
第6章 搖擺條件下兩相自然循環(huán)系統(tǒng)的特性研究
    6.1 窄矩形通道內(nèi)的兩相摩擦阻力特性
        6.1.1 豎直條件下窄矩形通道兩相摩擦阻力特性
        6.1.2 搖擺條件下窄矩形通道兩相瞬時(shí)摩擦阻力特性
    6.2 窄矩形通道內(nèi)的兩相流動(dòng)傳熱特性
        6.2.1 豎直條件下窄矩形通道兩相傳熱特性研究
        6.2.2 搖擺條件下窄矩形通道兩相瞬時(shí)傳熱特性研究
    6.3 豎直條件下兩相自然循環(huán)的系統(tǒng)特性研究
        6.3.1 穩(wěn)定的兩相流動(dòng)
        6.3.2 流量波動(dòng)幅度較小的欠熱沸騰流動(dòng)不穩(wěn)定性
        6.3.3 無明顯周期的欠熱沸騰流動(dòng)不穩(wěn)定性
        6.3.4 流量波動(dòng)幅度較大的欠熱沸騰流動(dòng)不穩(wěn)定性
        6.3.5 欠熱沸騰耦合閃蒸和壓力降流動(dòng)不穩(wěn)定性
        6.3.6 閃蒸主導(dǎo)的流動(dòng)不穩(wěn)定性
        6.3.7 流動(dòng)不穩(wěn)定邊界
    6.4 搖擺條件下兩相自然循環(huán)的系統(tǒng)特性研究
        6.4.1 高欠熱沸騰時(shí)溫度波動(dòng)特性
        6.4.2 波谷型波動(dòng)
        6.4.3 復(fù)合型波動(dòng)
        6.4.4 兩相流動(dòng)不穩(wěn)定性主導(dǎo)的波動(dòng)
        6.4.5 搖擺運(yùn)動(dòng)對(duì)流動(dòng)不穩(wěn)定邊界的影響
        6.4.6 系統(tǒng)分析程序預(yù)測(cè)能力的驗(yàn)證與分析
    6.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果
致謝
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]搖擺對(duì)窄縫通道內(nèi)高壓兩相摩擦阻力影響的研究[J]. 張震,肖澤軍,閆曉,秦勝杰,黃彥平,陳炳德.  核動(dòng)力工程. 2014(01)
[2]海洋條件下壓水堆單相自然循環(huán)無量綱分析[J]. 郝亞雷,鄢炳火,楊星團(tuán),伊雄鷹.  核動(dòng)力工程. 2013(04)
[3]搖擺條件下窄矩形通道內(nèi)流動(dòng)傳熱特性數(shù)值模擬[J]. 李隆鍵,董相祿,馬建,黃彥平.  核動(dòng)力工程. 2013(04)
[4]搖擺下自然循環(huán)矩形雙通道系統(tǒng)核熱耦合不穩(wěn)定性研究[J]. 周鈴嵐,張虹,譚長祿,董化平.  核動(dòng)力工程. 2013(S1)
[5]搖擺條件下一體化反應(yīng)堆模擬回路冷態(tài)流動(dòng)特性研究[J]. 宮厚軍,楊星團(tuán),黃彥平,姜?jiǎng)僖?  核動(dòng)力工程. 2013(03)
[6]運(yùn)動(dòng)條件下反應(yīng)堆自然循環(huán)模型[J]. 宮厚軍,楊星團(tuán),姜?jiǎng)僖?  清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2013(04)
[7]搖擺運(yùn)動(dòng)下矩形窄通道內(nèi)流動(dòng)沸騰阻力特性[J]. 劉傳成,閻昌琪,孫立成.  原子能科學(xué)技術(shù). 2012(12)
[8]窄縫矩形通道單相流動(dòng)及傳熱實(shí)驗(yàn)研究[J]. 馬建,黃彥平,劉曉鐘.  核動(dòng)力工程. 2012(01)
[9]海洋條件對(duì)棒束間湍流流動(dòng)傳熱的影響[J]. 鄢炳火,顧漢洋,于雷.  核動(dòng)力工程. 2011(05)
[10]搖擺條件下單相水強(qiáng)制循環(huán)阻力特性實(shí)驗(yàn)研究[J]. 幸奠川,閻昌琪,曹夏昕,劉洋,高璞珍.  原子能科學(xué)技術(shù). 2011(06)

博士論文
[1]開式自然循環(huán)系統(tǒng)流動(dòng)特性研究[D]. 郭雪晴.哈爾濱工程大學(xué) 2016
[2]非慣性坐標(biāo)下窄矩形通道流動(dòng)沸騰特性研究[D]. 陳沖.哈爾濱工程大學(xué) 2016
[3]搖擺對(duì)棒束通道內(nèi)流動(dòng)阻力特性的影響研究[D]. 閆超星.哈爾濱工程大學(xué) 2015
[4]搖擺條件下大圓管內(nèi)氣液兩相流動(dòng)界面輸運(yùn)特性[D]. 田道貴.哈爾濱工程大學(xué) 2015
[5]搖擺對(duì)矩形通道內(nèi)流動(dòng)阻力特性的影響研究[D]. 幸奠川.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[6]周期力場(chǎng)作用下矩形通道內(nèi)流動(dòng)與傳熱特性研究[D]. 王暢.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[7]脈沖流動(dòng)和壁面振動(dòng)傳熱研究[D]. 俞接成.清華大學(xué) 2005

碩士論文
[1]搖擺條件下矩形通道內(nèi)自然循環(huán)傳熱特性研究[D]. 田旺盛.哈爾濱工程大學(xué) 2017
[2]搖擺條件下窄矩形通道內(nèi)流動(dòng)傳熱的大渦模擬[D]. 董相祿.重慶大學(xué) 2012
[3]搖擺條件矩形通道內(nèi)流體傳熱特性研究[D]. 陳勇.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[4]搖擺運(yùn)動(dòng)下矩形窄通道內(nèi)流動(dòng)沸騰阻力特性研究[D]. 劉傳成.哈爾濱工程大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3726078