定位格架影响条件下堆芯通道超临界流体流动与传热机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51406026
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0603.传热传质学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Up to now, the grid spacer has been wildly used to enhance the forced convection heat transfer of fluid within reactor core. However the knowledge and utilization of this traditional heat transfer augmentation technique is confined to the single phase water and/or water-vapor two-phase mixture under sub-critical pressure. The application of this technology to the supercritical water largely depends on the adequate understanding of the heat and mass transfer mechanisms of supercritical water under the influence of grid spacer within supercritical water-cooled reactor core, which is meager to us due to the lack of correlative fundamental research. In this project, the basic physical features, as well as the key scientific issues involved in this very field will be studied, including the grid spacer effect on the dissimilation of flow form and heat transfer of supercritical fluid, the formation and changing rule of secondary flow field inside and downstream of the grid spacer, the mechanism of action of swirling flow, along with the drastic change of thermal physical properties, the buoyancy and thermal acceleration, on the heat and mass transfer, the impact of upstream flow on the head of grid spacer and the sudden expansion of downstream flow behind the end of grid spacer, etc. By combining the experimental examination, numerical simulation and theoretical analysis, the heat and mass transfer mechanisms of supercritical fluid under the influence of grid spacer within reactor core will be accurately revealed. The effect laws of sub-channel structure, thermal physical property and the thermodynamic parameter on the heat and mass transfer characteristics , as well as the empirical formula to predict the enhanced heat transfer by grid spacer, will be acquired. It is expected to provide part of theory foundation for the development of heat transfer augmentation technique of supercritical fluid.
采用定位格架增强堆芯工质强制对流传热能力是目前反应堆中的传统强化传热技术。迄今为止人们对该技术的认识和利用仅限于亚临界压力下的单相水或汽水两相混合物,而对定位格架影响条件下的堆芯内超临界工质的流动和传热机理认识不够,基础研究不足。本项目拟对定位格架作用下堆芯通道内超临界流体流动形态异化和传热效果变化、定位格架内部及下游二次流场形成及变化规律、漩涡流对流动与传热的作用机制、超临界工质剧烈物性变化、浮升力及热加速度对流动传热的影响、上游流动对定位格架端部冲击和格架尾流突然膨胀现象等相关基本物理过程和关键科学问题进行研究,采用实验测试、数值计算与理论分析相结合的手段,准确揭示定位格架对堆芯通道内超临界流体流动与传热影响机理,获得通道形状、流体热物性及热工参数对超临界工质流动与传热的影响规律,提出经验关联式,为超临界传热强化技术的发展提供一定的理论基础。

结项摘要

采用定位格架增强堆芯工质强制对流传热能力是目前反应堆中的传统强化传热技术。迄今为止人们对该技术的认识和利用仅限于亚临界压力下的单相水或汽水两相混合物,而对定位格架影响条件下的堆芯内超临界工质的流动和传热机理认识不够,基础研究不足。本项目拟对定位格架作用下堆芯通道内超临界流体流动形态异化和传热效果变化、定位格架内部及下游二次流场形成及变化规律、漩涡流对流动与传热的作用机制、超临界工质剧烈物性变化、浮升力及热加速度对流动传热的影响、上游流动对定位格架端部冲击和格架尾流突然膨胀现象等相关基本物理过程和关键科学问题进行研究,采用实验测试、数值计算与理论分析相结合的手段,准确揭示定位格架对堆芯通道内超临界流体流动与传热影响机理,获得通道形状、流体热物性及热工参数对超临界工质流动与传热的影响规律,提出经验关联式,为超临界传热强化技术的发展提供一定的理论基础。.本项目首先利用SSG雷诺应力模型对超临界反应堆六边形内部子通道中超临界水的流动与传热进行了数值模拟,从方法上实现了对复杂非圆通道内超临界流体强制/混合对流过程的准确捕捉。数值模拟所得阻力、壁温以及传热系数等参数与实验结果的吻合较好。结果表明,SSG雷诺应力模型可以有效表征超临界流体在非圆通道中流动与传热的细微特征,可用于研究定位格架下游超临界流体流动与传热的数值模拟。.其次,进一步细化了数值模拟结果,得到了压力,质量流速以及壁面热负荷等系统参数对超临界流体流动和传热的影响规律,获得了超临界反应堆设计工况下超临界水在内部子通道中的阻力及流动传热关联式,并将关联式与现有传热公式进行了对比。.同时,搭建了超临界反应堆四边形及三角形子通道内超临界流体流动与传热实验台。实验测量了管壁温度,进出口压差以及定位格架下游传热系数,定位格架局部阻力等参数。实验结果表明,子通道内超临界流体的流动与传热存在较强的周向不均匀性,窄缝区换热较弱而中心区换热能力较强。压力,热流密度及质量流速等系统参数对流动与传热影响较大,子通道传热周向的不均匀性也会受到一定影响。.在前期数值模拟及实验研究的基础上,进一步展开了超临界反应堆子通道内超临界流体熵产行为的数值研究,采用热力学第二定律分析子通道内超临界水在流动与传热过程中的能量耗散及转换现象,系统研究了超临界水传热强化现象与近壁面边界层结构及状态参数的关系,并基于已有计算结果进一步对定位格架结构的优化方向进

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(6)
专利数量(0)
theoretical analysis on response characteristics of mass flow in supercritical pressure circulating fluidized bed boiler
超临界压力循环流化床锅炉质量流量响应特性理论分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Appl. Therm. Eng.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiaojing Zhu;Weishu Wang;Lin Mu;Qincheng Bi
  • 通讯作者:
    Qincheng Bi
定位格架对超临界水冷堆堆芯换热的影响
  • DOI:
    10.13738/j.issn.1671-8097.2017.01.004
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    热科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邱庆刚;丁雅倩;朱晓静;杜鑫
  • 通讯作者:
    杜鑫
Study on the effects of system parameters on entropy generation behavior of supercritical water in a hexagon rod bundle
系统参数对六角棒束内超临界水熵产行为的影响研究
  • DOI:
    10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.10.056
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Int. J. Heat Mass transf.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiaojing Zhu;Xin Du;Qiang Li;Qinggang Qiu
  • 通讯作者:
    Qinggang Qiu
A study of the hydrodynamic characteristics of a vertical water wall in a 2953t/h ultra-supercritical pressure boiler
2953t/h超超临界压力锅炉立式水冷壁水动力特性研究
  • DOI:
    10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.03.010
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Int. J. Heat Mass transf.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiaojing Zhu;Weishu Wang;Weihui Xu
  • 通讯作者:
    Weihui Xu
Experimental investigation on boiling heat transfer of high pressure water in a SCWR sub-channel
SCWR子通道内高压水沸腾传热实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Int. J. Heat Mass transf.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Han Wang;Weishu Wang;Qincheng Bi
  • 通讯作者:
    Qincheng Bi

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其他文献

基于出行效率提升的公共交通线网优化研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    揭远朋;冯雪松;解振全;刘异;朱晓静
  • 通讯作者:
    朱晓静
刘思怡,朱晓静,房峰祥,张豪杰,邱安东,陈玉琼,茶树叶片氟亚细胞分布及其与细胞壁结合特性的研究,茶叶科学,2018.38(03):305-312
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    茶叶科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘思怡;朱晓静;房峰祥;邱安东;陈玉琼
  • 通讯作者:
    陈玉琼
应急服务设施选址优化研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    大连交通大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱晓静;冯雪松;郑琰;揭远朋;华炜欣
  • 通讯作者:
    华炜欣
An investigation on the falling film thickness of sheet flow over a completely wetted horizontal round tube surface
完全润湿水平圆管表面片流降膜厚度研究
  • DOI:
    10.1080/19443994.2015.1079803
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Desalination and Water Treatment
  • 影响因子:
    1.1
  • 作者:
    邱庆刚;朱晓静;穆林;沈胜强
  • 通讯作者:
    沈胜强
结构参数对离心喷嘴出口液膜厚度的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    江苏大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邱庆刚;贾丹丹;朱晓静;尹晓奇;沈胜强
  • 通讯作者:
    沈胜强

其他文献

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朱晓静的其他基金

近壁边界层对超临界流体拟临界温度附近传热特性影响机理
  • 批准号:
    51876024
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    59.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

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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