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颗粒堆积床接触导热的数值分离和分析 被引量：4
1
作者 陈波 步珊珊 +2 位作者 孙皖 马在勇 张卢腾 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期91-95,111,共6页
为了分析不同固体-流体导热系数比下接触导热对有效导热系数的影响,提出了基于孔隙尺度的接触导热的数值分离方法,在不同固体-流体导热系数比(6~4400)下对简单立方结构堆积床中的接触导热进行了数值分析。当忽略接触导热时,计算模型中... 为了分析不同固体-流体导热系数比下接触导热对有效导热系数的影响,提出了基于孔隙尺度的接触导热的数值分离方法,在不同固体-流体导热系数比(6~4400)下对简单立方结构堆积床中的接触导热进行了数值分析。当忽略接触导热时,计算模型中相邻颗粒之间的接触点采用间隙处理;当考虑接触导热时,计算模型中相邻颗粒之间的接触点采用短圆柱连接处理,接触导热通过这两种模型计算结果的差值获得。研究发现,有效导热系数随温度变化的趋势受接触导热的影响显著。考虑接触导热并且固体-流体导热系数比很大时,固相导热起主导作用;忽略接触导热时,流体导热起主导作用。随着固体-流体导热系数比的增大,接触导热对有效导热系数的贡献显著增大;当固体-流体导热系数比大于150时,接触导热对有效导热系数的贡献起主导作用。 展开更多
关键词 堆积床 有效导热系数 接触导热 固体-流体导热系数比
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接触模式对球床堆有效导热系数影响的数值分析 被引量：5
2
作者 步珊珊 陈波 +3 位作者 田兴 孙皖 马在勇 张卢腾 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期67-71,共5页
为了分析相邻颗粒的接触模式对有效导热系数的影响,数值分析了 3种不同的接触模式下有序堆积球床堆的有效导热系数。首先采用间隙模型分析了不考虑接触导热下的球床堆有效导热系数,然后采用面接触和短圆柱模型分析了考虑接触导热下的球... 为了分析相邻颗粒的接触模式对有效导热系数的影响,数值分析了 3种不同的接触模式下有序堆积球床堆的有效导热系数。首先采用间隙模型分析了不考虑接触导热下的球床堆有效导热系数,然后采用面接触和短圆柱模型分析了考虑接触导热下的球床堆有效导热系数,最后分析了不同温度下接触模式对球床堆有效导热系数的影响。计算结果表明,在不考虑接触导热时,间隙模型下的球床堆计算结果与ZS关联式吻合很好。当考虑接触导热时,由于受网格质量限制,面接触计算模型的接触半径较大,因此计算的球床堆有效导热系数与ZSK关联式的结果相比误差较大;采用短圆柱接触模式计算发现,接触半径越小,计算得到的结果与ZSK关联式的结果吻合越好,因此在网格生成质量允许的情况下,推荐使用较小接触半径的短圆柱接触计算模型。同时发现随着温度的升高,接触模式对球床堆有效导热系数的影响减弱。 展开更多
关键词 球床堆 有效导热系数 接触导热 接触模式
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高温气冷球床堆有效导热系数模型的改进 被引量：1
3
作者 陈波 步珊珊 +2 位作者 陈德奇 马在勇 张卢腾 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期1998-2004,共7页
有效导热系数是高温气冷球床堆热工设计和安全分析程序中的基本参数,ZBS模型广泛应用于球床结构有效导热系数的预测。本文针对ZBS模型中的关键经验型参数——接触面积系数φ进行了分析,通过对不同堆积结构球床有效导热系数的数值分析,... 有效导热系数是高温气冷球床堆热工设计和安全分析程序中的基本参数,ZBS模型广泛应用于球床结构有效导热系数的预测。本文针对ZBS模型中的关键经验型参数——接触面积系数φ进行了分析,通过对不同堆积结构球床有效导热系数的数值分析,获得了12组接触直径比和配位数及其对应的φ值,然后通过多元线性分析获得φ的计算公式。与德国SANA实验结果进行比较,发现改进后的ZBS模型预测能力优于其他模型。改进后的ZBS模型的计算结果与先前实验测量的球床主体区域的有效导热系数吻合也很好。本文研究结果可为高温气冷球床堆的设计和安全分析提供理论支持。 展开更多
关键词 高温气冷球床堆 有效导热系数 ZBS模型 经验参数
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高温球床壁面区域有效导热系数模型优化
4
作者 步珊珊 陈波 +3 位作者 杨光超 陈德奇 马在勇 张卢腾 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1626-1632,共7页
有效导热系数用来表征高温气冷球床堆堆芯综合传热能力,提高球床有效导热系数的预测精度对于高温气冷球床堆的热工设计和安全分析十分重要。为了优化球床壁面区域有效导热系数模型,本文针对无序石墨球床有效导热系数开展数值研究,分析... 有效导热系数用来表征高温气冷球床堆堆芯综合传热能力,提高球床有效导热系数的预测精度对于高温气冷球床堆的热工设计和安全分析十分重要。为了优化球床壁面区域有效导热系数模型,本文针对无序石墨球床有效导热系数开展数值研究,分析了无序堆积球床主体区域、近壁面区域以及壁面区域有效导热系数的分布特性。结果表明:壁面区域有效导热系数相对于主体区域和近壁面区域显著降低,其平均降幅约为22%。因此引入了修正系数C_(w)对ZBS模型在壁面区域进行优化,对于球床主体区域及近壁面区域修正系数C_(w)=1,对于壁面区域,修正系数C_(w)=0.78。通过与前期无序球床实验数据和南非HTTU实验数据的对比,验证了优化后的ZBS模型能较好地预测球床壁面区域有效导热系数。 展开更多
关键词 球床堆 有效导热系数 ZBS模型 壁面区域
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兆瓦级热管反应堆堆芯核热特性研究 被引量：2
5
作者 张智鹏 杨浩然 +6 位作者 王海平 步珊珊 王成龙 田文喜 苏光辉 张大林 秋穗正 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1889-1897,共9页
基于美国MegaPower兆瓦级热管反应堆设计方案,本文利用蒙特卡罗软件OpenMC与有限元分析软件COMSOL开展堆芯核热特性研究。研究表明:堆芯轴向功率分布呈先升高后降低趋势,且下半段功率水平比上半段高。径向功率随径向距离的增大而降低,... 基于美国MegaPower兆瓦级热管反应堆设计方案,本文利用蒙特卡罗软件OpenMC与有限元分析软件COMSOL开展堆芯核热特性研究。研究表明:堆芯轴向功率分布呈先升高后降低趋势,且下半段功率水平比上半段高。径向功率随径向距离的增大而降低,在靠近径向反射层处出现反弹升高,且这些区域的功率分布明显受转鼓组件的影响。“大小转鼓”的设计方案不利于兆瓦级热管反应堆的反应性控制。边界区域位置热管失效会造成更高程度的基体/燃料温度上升。3根热管失效工况下的燃料棒温升是2根热管失效的3.2倍。即使3根热管失效的极端事故工况下,堆芯基体及燃料棒峰值温度仍在安全限值内,表明兆瓦级热管反应堆这种固态导热堆芯的优越安全性。 展开更多
关键词 热管反应堆 核热特性 热管失效 安全分析
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蒸汽直接喷射冷凝过程中两相流特性的数值研究 被引量：4
6
作者 闫良 李振中 +3 位作者 刘汉周 胡练 步珊珊 陈德奇 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期157-163,共7页
为了获得泄压系统中蒸汽直接喷射冷凝过程两相流特征的变化规律,采用数值模拟方法,结合VOF两相流模型和冷凝相变模型,通过控制变量的方式研究了过冷水温和蒸汽入口压力对蒸汽喷射直接接触冷凝过程的影响,分析了不同工况下的冷凝两相流... 为了获得泄压系统中蒸汽直接喷射冷凝过程两相流特征的变化规律,采用数值模拟方法,结合VOF两相流模型和冷凝相变模型,通过控制变量的方式研究了过冷水温和蒸汽入口压力对蒸汽喷射直接接触冷凝过程的影响,分析了不同工况下的冷凝两相流场特征。结果表明:过冷水温和蒸汽入口压力均对喷射水箱中的蒸汽羽流特征具有显著影响,更高的过冷水温和入口压力均会导致更大的蒸汽羽流长度和影响区域;当过冷水温较低时,沿喷射轴线方向上蒸汽温度逐渐减小,而在过冷水温较高时,蒸汽温度先增加然后快速降低,这是因为来不及冷凝的蒸汽滞止在两相混合区之前;随着蒸汽入口压力的降低,纯蒸汽区越短,且两相混合区的蒸汽体积分数下降速度越快。 展开更多
关键词 蒸汽喷射 直接接触冷凝 VOF模型 数值模拟
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低温透平膨胀机内非平衡自发凝结两相流动的数值研究 被引量：2
7
作者 孙皖 牛璐 +3 位作者 步珊珊 马在勇 潘良明 侯予 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期125-129,135,共6页
针对低温透平膨胀机内复杂自发凝结三元两相流动问题,基于非等温修正成核模型及Gyarmathy液滴生长模型,采用非平衡凝结数学模型,准确预测了气体快速膨胀中凝结成核和液滴生长的过程,基于数值模拟结果,研究了进口过热度和旋转作用对工作... 针对低温透平膨胀机内复杂自发凝结三元两相流动问题,基于非等温修正成核模型及Gyarmathy液滴生长模型,采用非平衡凝结数学模型,准确预测了气体快速膨胀中凝结成核和液滴生长的过程,基于数值模拟结果,研究了进口过热度和旋转作用对工作轮流道内自发凝结过程的影响,并分析了流道内液滴数目密度、液滴直径及带液量的分布规律。模拟结果表明:当进口过热度不够低时,快速成核发生在工作轮内导流段并发展缓慢,致使气体始终保持在较高的过冷度状态且成核区域较大;非平衡自发凝结与二次涡流的相互作用产生的逆温梯度会带来附加热力学损失,同时增大的逆压梯度会造成更强的边界层分离,从而引起附加流动损失;对于径-轴式工作轮,在二次涡流区域、吸力面壁面附近及尾迹涡流区域内容易发生液滴的聚集,这很容易引起二次成核并形成大尺寸二次液滴,进而带来附加机械损失。 展开更多
关键词 透平膨胀机 自发凝结 低温两相流动 成核
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基于COMSOL的全陶瓷微封装燃料元件建模与传热分析
8
作者 王某浩 步珊珊 +1 位作者 卢绪祥 刘瑞 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1399-1405,共7页
采用COMSOL软件构建了全三维全陶瓷微封装(FCM)燃料元件模型,提出了一种FCM燃料元件内TRISO颗粒随机分布的高效建模方法,可以实现较高填充率的颗粒弥散填充。分析了不同颗粒填充率(35%、40%和45%)下以及不同颗粒随机分布下FCM燃料元件... 采用COMSOL软件构建了全三维全陶瓷微封装(FCM)燃料元件模型,提出了一种FCM燃料元件内TRISO颗粒随机分布的高效建模方法,可以实现较高填充率的颗粒弥散填充。分析了不同颗粒填充率(35%、40%和45%)下以及不同颗粒随机分布下FCM燃料元件的温度分布特性。结果表明:FCM燃料元件中心区域温度高,沿径向温度降低;TRISO燃料颗粒特别是燃料核芯的温度明显高于周围基体的温度,温差可达130 K甚至更高,其中最大的温度梯度出现在Buffer层;在相同线功率下,随着颗粒填充率的增加,燃料芯块的最高温度降低,平均温度略有升高;受到颗粒分布随机性的影响,当颗粒填充率减小时,平均温度和最高温度分布的离散程度均增加,但总体上颗粒随机分布对燃料芯块平均温度的影响较小。 展开更多
关键词 FCM燃料元件 TRISO颗粒 颗粒随机分布 建模 填充率 温度分布
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氧化层对液态金属起始沸腾过热度的影响模型
9
作者 马在勇 秋穗正 +3 位作者 步珊珊 张卢腾 孙皖 潘良明 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期298-303,共6页
液态金属具有良好的浸润性,因此常具有很高的起始沸腾过热度。但在浸润性差的氧化层的影响下,起始沸腾过热度可大幅降低。为对氧化层作用进行分析,建立了氧化层的影响模型,并利用实验数据进行了验证。结果表明,氧化层作用下的核化过程... 液态金属具有良好的浸润性,因此常具有很高的起始沸腾过热度。但在浸润性差的氧化层的影响下,起始沸腾过热度可大幅降低。为对氧化层作用进行分析,建立了氧化层的影响模型,并利用实验数据进行了验证。结果表明,氧化层作用下的核化过程可分为直接核化和界面移动后的核化两类,氧化层作用下的核化半径介于氧化层位置及界面最深处位置之间,其最佳估算值为两者的几何平均值。 展开更多
关键词 液态金属 氧化层 起始沸腾 核化
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惰性气体对液态金属起始沸腾过热度的影响
10
作者 马在勇 秋穗正 +3 位作者 步珊珊 张卢腾 孙皖 潘良明 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期110-116,共7页
惰性气体对降低液态金属起始沸腾过热度有重要作用。通过考虑壁面孔穴内惰性气体的体积变化及扩散作用,分析了池式沸腾核化过程中局部参数的变化,并研究了惰性气体作用下不同变量对液态金属起始沸腾过热度的影响趋势。结果表明,惰性气... 惰性气体对降低液态金属起始沸腾过热度有重要作用。通过考虑壁面孔穴内惰性气体的体积变化及扩散作用,分析了池式沸腾核化过程中局部参数的变化,并研究了惰性气体作用下不同变量对液态金属起始沸腾过热度的影响趋势。结果表明,惰性气体可引起复杂的次级效应,为进行准确的热流密度、压力等变量的影响分析,应充分考虑核化过程中惰性气体的影响。 展开更多
关键词 液态金属 惰性气体 起始沸腾 核化
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