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摇摆条件下旋叶式分离器流场及效率的数值模拟研究
1
作者
李亚民
应秉斌
+1 位作者
刘莉
顾汉洋
《原子能科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第10期2124-2138,共15页
海洋核动力堆的紧凑式结构设计导致主设备蒸汽发生器的空间尺寸大幅缩减,作为蒸汽发生器中核心部件的汽水分离装置首当其冲。旋叶式分离器是汽水分离装置中的初级分离器,承担着80%以上的汽水分离任务,其性能优劣直接影响到海洋核动力系...
海洋核动力堆的紧凑式结构设计导致主设备蒸汽发生器的空间尺寸大幅缩减,作为蒸汽发生器中核心部件的汽水分离装置首当其冲。旋叶式分离器是汽水分离装置中的初级分离器,承担着80%以上的汽水分离任务,其性能优劣直接影响到海洋核动力系统的安全性和经济性。本文以旋叶式分离器为研究对象,结合欧拉-欧拉两相流模型和RNG k-ε湍流模型,利用用户自定义函数(UDF)将海洋摇摆产生的附加惯性力以源项的方式添加到动量方程中,同时考虑重力分量的变化,建立了分离器内汽水两相流动与分离的三维数值计算模型,并系统研究了摇摆幅值和摇摆周期对分离器内流场特性和工作性能的影响。结果表明:周期性的摇摆运动会增强分离器内汽水两相流体的湍流交混,进而导致压力场、速度场和液相体积份额分布混乱,特别地,当摇摆幅值为40°、摇摆周期为2 s时达到临界工况,此时分离器内部多个区域出现流体回流现象,严重影响汽水两相分离效果;由摇摆运动产生的附加惯性力会使分离器内压力和速度分布的周期性波动滞后于分离器自身运动1/4周期;在分离筒近壁面区域,液相体积份额的峰值出现在分离器运动到最大倾角时刻;分离效率的周期性波动近似于正弦函数,在未达到临界工况之前,分离效率的波动与分离器的摇摆运动同步。总体上,摇摆幅值越大、摇摆周期越短,对分离器分离性能影响越大。本文结果可为开发先进的海洋核动力堆汽液分离技术提供理论依据和分析模型。
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关键词
旋叶式分离器
摇摆运动
流场
分离
性能
附加惯性力
数值模拟
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职称材料
离心力对旋叶式分离器壁面液膜界面不稳定性的影响
2
作者
黄振
肖泽军
+3 位作者
闫晓
昝元峰
李勇
袁德文
《核科学与工程》
CSCD
北大核心
2017年第5期761-767,共7页
本文对旋转流场条件下离心力对旋叶式分离器壁面液膜界面不稳定性的影响规律进行了理论研究。首先利用势函数对汽液两相的动量方程和连续方程进行线性化处理。然后通过对无黏条件下液膜界面的受力分析,获得汽液界面的动力学边界条件和...
本文对旋转流场条件下离心力对旋叶式分离器壁面液膜界面不稳定性的影响规律进行了理论研究。首先利用势函数对汽液两相的动量方程和连续方程进行线性化处理。然后通过对无黏条件下液膜界面的受力分析,获得汽液界面的动力学边界条件和运动学边界条件,结合线性化方程组建立液膜界面波的色散方程。根据力平衡原理获得了液膜运动规律,并结合色散方程建立了界面不稳定发生的判定准则关系式。基于所获得的理论模型编写计算程序,对界面稳定性进行计算分析。研究发现,旋转流场条件下的离心力能够抑制旋叶式分离器壁面液膜界面不稳定的发生。
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关键词
离心力
旋叶式分离器
液膜
界面不稳定性
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职称材料
蒸汽发生器全尺寸汽水分离装置模型开发
被引量：
1
3
作者
曾春杰
王明军
+2 位作者
田文喜
秋穗正
苏光辉
《原子能科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第11期2253-2261,共9页
汽水分离装置是核动力系统蒸汽发生器(SG)重要组成部分。目前针对汽水分离装置的研究包含试验与模拟两种方法,受限于成本和计算资源,现有研究主要是对汽水分离装置中单一旋叶式分离器或波形板干燥器开展。但在SG不同位置处分离器或干燥...
汽水分离装置是核动力系统蒸汽发生器(SG)重要组成部分。目前针对汽水分离装置的研究包含试验与模拟两种方法,受限于成本和计算资源,现有研究主要是对汽水分离装置中单一旋叶式分离器或波形板干燥器开展。但在SG不同位置处分离器或干燥器入口参数不相同,存在负荷不均问题。为此,本研究基于已有分离器和干燥器分离效率计算模型,对汽水分离装置适当简化,开发SG全尺寸汽水分离装置模型。研究SG中不同位置处分离器和干燥器分离效率分布特性以及干燥器液滴负荷不均情况。计算结果可为SG汽水分离装置设计提供参考,开发的汽水分离模型已植入自主化SG全流域热工水力计算分析程序STAF。
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关键词
蒸汽发生器
旋
叶式
汽水
分离器
波形板干燥器
分离
效率
多孔介质
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职称材料
题名
摇摆条件下旋叶式分离器流场及效率的数值模拟研究
1
作者
李亚民
应秉斌
刘莉
顾汉洋
机构
上海交通大学核科学与工程学院
上海核工程研究设计院股份有限公司
出处
《原子能科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第10期2124-2138,共15页
基金
国家自然科学基金(51906147,52376145)
上海市自然科学基金(21ZR1430900)。
文摘
海洋核动力堆的紧凑式结构设计导致主设备蒸汽发生器的空间尺寸大幅缩减,作为蒸汽发生器中核心部件的汽水分离装置首当其冲。旋叶式分离器是汽水分离装置中的初级分离器,承担着80%以上的汽水分离任务,其性能优劣直接影响到海洋核动力系统的安全性和经济性。本文以旋叶式分离器为研究对象,结合欧拉-欧拉两相流模型和RNG k-ε湍流模型,利用用户自定义函数(UDF)将海洋摇摆产生的附加惯性力以源项的方式添加到动量方程中,同时考虑重力分量的变化,建立了分离器内汽水两相流动与分离的三维数值计算模型,并系统研究了摇摆幅值和摇摆周期对分离器内流场特性和工作性能的影响。结果表明:周期性的摇摆运动会增强分离器内汽水两相流体的湍流交混,进而导致压力场、速度场和液相体积份额分布混乱,特别地,当摇摆幅值为40°、摇摆周期为2 s时达到临界工况,此时分离器内部多个区域出现流体回流现象,严重影响汽水两相分离效果;由摇摆运动产生的附加惯性力会使分离器内压力和速度分布的周期性波动滞后于分离器自身运动1/4周期;在分离筒近壁面区域,液相体积份额的峰值出现在分离器运动到最大倾角时刻;分离效率的周期性波动近似于正弦函数,在未达到临界工况之前,分离效率的波动与分离器的摇摆运动同步。总体上,摇摆幅值越大、摇摆周期越短,对分离器分离性能影响越大。本文结果可为开发先进的海洋核动力堆汽液分离技术提供理论依据和分析模型。
关键词
旋叶式分离器
摇摆运动
流场
分离
性能
附加惯性力
数值模拟
Keywords
swirl vane separator
rolling motion
flow field
separation performance
additional inertia force
numerical simulation
分类号
TL331 [核科学技术—核技术及应用]
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职称材料
题名
离心力对旋叶式分离器壁面液膜界面不稳定性的影响
2
作者
黄振
肖泽军
闫晓
昝元峰
李勇
袁德文
机构
中国核动力研究设计院中核核反应堆热工水力技术重点实验室
出处
《核科学与工程》
CSCD
北大核心
2017年第5期761-767,共7页
文摘
本文对旋转流场条件下离心力对旋叶式分离器壁面液膜界面不稳定性的影响规律进行了理论研究。首先利用势函数对汽液两相的动量方程和连续方程进行线性化处理。然后通过对无黏条件下液膜界面的受力分析,获得汽液界面的动力学边界条件和运动学边界条件,结合线性化方程组建立液膜界面波的色散方程。根据力平衡原理获得了液膜运动规律,并结合色散方程建立了界面不稳定发生的判定准则关系式。基于所获得的理论模型编写计算程序,对界面稳定性进行计算分析。研究发现,旋转流场条件下的离心力能够抑制旋叶式分离器壁面液膜界面不稳定的发生。
关键词
离心力
旋叶式分离器
液膜
界面不稳定性
Keywords
Centrifugal Force
Cyclone separator
Film
Interracial Instability
分类号
TL334 [核科学技术—核技术及应用]
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职称材料
题名
蒸汽发生器全尺寸汽水分离装置模型开发
被引量：
1
3
作者
曾春杰
王明军
田文喜
秋穗正
苏光辉
机构
西安交通大学核科学与技术学院
出处
《原子能科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第11期2253-2261,共9页
文摘
汽水分离装置是核动力系统蒸汽发生器(SG)重要组成部分。目前针对汽水分离装置的研究包含试验与模拟两种方法,受限于成本和计算资源,现有研究主要是对汽水分离装置中单一旋叶式分离器或波形板干燥器开展。但在SG不同位置处分离器或干燥器入口参数不相同,存在负荷不均问题。为此,本研究基于已有分离器和干燥器分离效率计算模型,对汽水分离装置适当简化,开发SG全尺寸汽水分离装置模型。研究SG中不同位置处分离器和干燥器分离效率分布特性以及干燥器液滴负荷不均情况。计算结果可为SG汽水分离装置设计提供参考,开发的汽水分离模型已植入自主化SG全流域热工水力计算分析程序STAF。
关键词
蒸汽发生器
旋
叶式
汽水
分离器
波形板干燥器
分离
效率
多孔介质
Keywords
steam generator
swirl vane separator
corrugated plate dryer
separation efficiency
porous media
分类号
TL333 [核科学技术—核技术及应用]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
摇摆条件下旋叶式分离器流场及效率的数值模拟研究
李亚民
应秉斌
刘莉
顾汉洋
《原子能科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
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职称材料
2
离心力对旋叶式分离器壁面液膜界面不稳定性的影响
黄振
肖泽军
闫晓
昝元峰
李勇
袁德文
《核科学与工程》
CSCD
北大核心
2017
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
蒸汽发生器全尺寸汽水分离装置模型开发
曾春杰
王明军
田文喜
秋穗正
苏光辉
《原子能科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
1
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职称材料
已选择
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