摇摆条件对蒸汽浸没射流凝结换热和压力振荡特性的影响机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51876166
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0605.多相流热物理学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The submerged steam jet condensed in subcooled water is widely used in the passive safety system of ships, due to its high efficiency heat transfer characteristics. Thus, it's very important to reveal the effect of rolling condition on heat transfer and pressure oscillation characteristics for the design and safe operation of related devices. The submerged steam jet condensation investigations under no rolling motion condition show that the vapor-liquid interface (steam plume and bubble) is the main factor on the direct contact condensation heat transfer and pressure oscillation mechanism. Thus, the dynamic behavior of the vapor-liquid interface of steam plume would be obtained through experimental investigation firstly, and the quantitative variation law of steam plume under rolling condition would also be gained. Then combined with the theoretical and numerical results, the effect of rolling condition on dynamic evolution mechanism of the vapor-liquid interface under the coupling interaction between dynamic and thermodynamic imbalance state would be analyzed. Secondly, the bubble dynamic behavior would be obtained through experimental investigation. Based on bubble dynamics analysis and considering the effect of the condensation, it is proposed to find out the dominate influence factors on the dynamic evolution of bubble under the rolling condition. Finally, the dynamic evolution model of the vapor-liquid interface (steam plume and bubble) would be set up, which is proposed to reveal the influence mechanism of rolling condition on heat transfer and pressure oscillation characteristics, and then the detailed characterization method of heat transfer and pressure oscillation characteristics under rolling condition is obtained. The present project may provide theoretical guide and experimental data support for engineering applications of relevant industrial equipment in Marine conditions.
蒸汽浸没射流技术因其高效换热特性,在舰艇的核反应堆非能动安全系统中有重要应用,因此研究摇摆条件下凝结换热和压力振荡特性对相关设备的安全稳定运行至关重要。现有非摇摆条件下蒸汽浸没射流凝结研究结果表明,汽液相界面(汽羽和汽泡)是影响直接接触凝结换热和产生压力振荡的内在原因。为此,本项目拟通过实验获得不同摇摆条件下射流凝结形成汽羽的汽液相界面动态行为,以及摇摆参数对汽羽的定量影响规律,结合理论分析和数值模拟,揭示摇摆条件下动力学和热力学不平衡时汽液相界面的演变机制;其次通过实验获得汽泡的动态行为,基于汽泡的动力学分析并考虑凝结的影响,揭示摇摆条件下汽泡动态演变行为的主导机制;最后,建立摇摆条件下汽液相界面(汽羽和汽泡)的动态演变模型,进而揭示摇摆条件对凝结换热和压力振荡特性的影响机理,并获得凝结换热和压力振荡特性的精细表征方法。本研究将为相关设备在海洋条件下的工程应用提供理论依据和实验数据支持。

结项摘要

汽液直接接触凝结释热技术是第三代核电和核动力舰船非能动安全系统的核心关键,同时广泛应用于火电、石化和制冷等多种国民经济支柱工业领域。汽液直接接触凝结释热过程大量潜热快速释放,汽液相界面剧烈变化,易引起剧烈振荡。因此,汽液直接接触凝结释热过程潜热高效利用及其引发的压力振荡是影响该技术实际应用的核心问题,因此研究摇摆条件下凝结换热和压力振荡特性对相关设备的安全稳定运行至关重要。本项目建立了海洋条件下蒸汽浸没射流凝结实验平台,获得摇摆条件、横荡和起伏条件下射流凝结形成汽羽的汽液相界面动态行为,获得了压力振荡主频随不同运行参数的变化规律,获得了不同自由度条件下凝结振荡主频的计算关联式;在此基础上,建立了摇摆条件下蒸汽浸没射流凝结数值计算模型,获得了摇摆参数对汽泡的定量影响规律,建立了凝结振荡主频的计算方法;最后,结合理论分析和数值模拟,揭示摇摆条件下动力学和热力学不平衡时汽液相界面的演变机制,建立摇摆条件下汽液相界面(汽羽和汽泡)的动态演变模型,分析了压力振荡和凝结换热的内在联系,进而揭示摇摆条件对凝结换热和压力振荡特性的影响机理,并获得凝结换热和压力振荡特性的精细表征方法。本研究将为相关设备在海洋条件下的工程应用提供理论依据和实验数据支持。基于本项目研究成果,项目负责人发表SCI检索论文21篇,发表其他国际、国内会议论文8篇,获授权发明专利5项。相关研究成果获2020年陕西省科学技术一等奖(第2完成人),2020年获陕西省青年科技奖(独立获奖人),作为核心成员的团队入选科技部重点领域创新团队。

项目成果

期刊论文数量(23)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(16)
Numerical study on bubble oscillation amplitude under rolling conditions
滚动条件下气泡振幅的数值研究
  • DOI:
    10.1016/j.pnucene.2021.103877
  • 发表时间:
    2021-07-10
  • 期刊:
    PROGRESS IN NUCLEAR ENERGY
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Chen, Weixiong;Mo, Yuelin;Chong, Daotong
  • 通讯作者:
    Chong, Daotong
Simulation Analysis of Ejector Optimization for High Mass Entrainment under the Influence of Multiple Structural Parameters
多结构参数影响下高质量夹带喷射器优化仿真分析
  • DOI:
    10.3390/en15197058
  • 发表时间:
    2022-09
  • 期刊:
    Energies
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Jiantao Zheng;Yuyan Hou;Zhongwei Tian;Hongkui Jiang;Weixiong Chen
  • 通讯作者:
    Weixiong Chen
不稳定蒸汽射流凝结振荡实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    动力工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    岳晓宇;王禄涛;种道彤;赵全斌;陈伟雄;严俊杰
  • 通讯作者:
    严俊杰
Numerical assessment of ejector performance enhancement by means of two-bypass inlets
通过两个旁路入口增强喷射器性能的数值评估
  • DOI:
    10.1016/j.applthermaleng.2020.115086
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    Applied Thermal Engineering
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Chen Weixiong;Fan Jiang;Huang Chenxi;Liu Shuangquan;Chong Daotong;Yan Junjie
  • 通讯作者:
    Yan Junjie
Experimental investigation on the condensation regime and pressure oscillation characteristics of vertical upward steam jet condensation with low mass flux
低质量流量垂直向上蒸汽射流凝结凝结形态及压力振荡特性实验研究
  • DOI:
    10.1016/j.expthermflusci.2019.109983
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    Experimental Thermal and Fluid Science
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Yang Qingchuan;Qiu Binbin;Chen Weixiong;Chong Daotong;Liu Jiping;Yan Junjie
  • 通讯作者:
    Yan Junjie

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其他文献

不凝结气体对蒸汽浸没射流压力振荡的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国科学院大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    从跃磊;王迎春;陈伟雄;种道彤;严俊杰
  • 通讯作者:
    严俊杰
火电厂除尘器前烟道流场性能诊断与优化研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈伟雄;李卫东;种道彤;刘继平
  • 通讯作者:
    刘继平
变质量流率蒸汽浸没射流压力振荡特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    工程热物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王禄涛;赵全斌;王迎春;种道彤;陈伟雄
  • 通讯作者:
    陈伟雄
超音速蒸汽浸没射流压力振荡第二主频特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    工程热物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王迎春;陈伟雄;赵全斌;邱斌斌;种道彤;严俊杰
  • 通讯作者:
    严俊杰
过氧化物酶体增殖物激活受体参与特应性皮炎的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国皮肤性病学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何爽;邱彩雄;陈伟雄;李康良;伍冠一
  • 通讯作者:
    伍冠一

其他文献

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陈伟雄的其他基金

蒸汽浸没射流凝结的汽穴/汽泡演化及压力振荡机理研究
  • 批准号:
    51506167
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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