《超臨界流體並聯管流動不穩定性及傳熱特性研究》是依託上海交通大學，由熊珍琴擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：超臨界流體並聯管流動不穩定性及傳熱特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：熊珍琴
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
超臨界流體在擬臨界區域奇異的物性變化給超臨界水冷堆的熱工水力設計帶來各種挑戰，其一是堆芯並聯燃料組件內超臨界流體的流動不穩定性及其引起的傳熱變化認識和預測是關鍵的問題之一。目前針對超臨界流體不穩定性研究極少，僅限於單管的理論研究和自然循環單管實驗研究。本項目以加熱並聯管內超臨界流體流動不穩定現象為研究對象，建立描述超臨界流體流動不穩定性的無量綱準則數和數學模型，獲得無量綱準則不穩定邊界,以超臨界氟利昂實驗數據為主、超臨界水實驗數據為輔驗證無量綱邊界對不同物性的普遍適用。基於氟利昂實驗數據和流動數學模型認識並聯管內超臨界流體不穩定流動時域特性，進一步建立傳熱數學模型，揭示流動不穩定下以傳熱惡化為代表的異常超臨界流體傳熱的發展規律。本項目研究旨在為超臨界水冷堆堆芯的流動傳熱不穩定性分析提供理論基礎和數學模型。
結題摘要
超臨界流體在擬臨界區域奇異的物性變化會導致堆芯發生傳熱惡化和流動不穩定性問題，給超臨界水冷堆的熱工水力設計和安全運行帶來極大的挑戰。本項目針對超臨界傳熱惡化和流動不穩定問題，採用實驗和數值方法揭示和分析了超臨界管內傳熱強化、傳熱惡化、並聯通道流動不穩定性發生規律。研究內容包括：超臨界流動不穩定性無量綱分析模型和頻域模型建立和分析、超臨界並聯通道流動不穩定時域模型的建立與分析、超臨界並聯通道流動傳熱特性和不穩定性實驗研究。通過研究：（1）提出了基於臨界溫度的過冷數和膨脹數兩個無量綱準則數來描述超臨界流動不穩定性，建立了適用不同超臨界流體的頻域數學模型，開發了基於頻域模型的計算程式，對單通道、並聯通道和多通道內超臨界流動不穩定發生區域進行了預測；（2）建立了並聯通道流動不穩定的數值求解模型，開發了相應的時域程式，實現對超臨界壓力下流量飄移型和密度波型流動不穩定的數值模擬，通過基準算例和實驗數據驗證程式具有準確的預測能力，並開展了超臨界單通道和並聯通道流動不穩定性的建模方法研究，進行了過冷度、壓降、流量等系統參數和長度、傾斜度、節流係數等結構參數的對不穩定性的敏感性分析。（3）開展了並聯管超臨界氟利昂流動不穩定性實驗研究，獲得了不同流體超臨界傳熱豐富的實驗數據，研究發現大管徑下傳熱惡化的現象比流動不穩定現象更易發生，分析了熱流密度、質量流速、壓力等參數對超臨界傳熱強化的影響規律和作用機理，，獲得了壓力瞬態變化對傳熱係數的影響以及跨臨界泄壓後發生CHF臨界現象。（4）以臨界壓力建立了壓力模化關係，以流體溫度和擬臨界溫度的結合建立了溫度模化關係，改進了現有的超臨界傳熱模化準則，提出了不需要疊代、結構簡單、基於明確物理意義無量綱數的超臨界傳熱關聯式。
