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Zr-4表面特性及冷却剂过冷度 对骤冷沸腾传热的影响
1
作者 熊平 孙源阳 +4 位作者 罗彦 袁鹏 杜鹏 邓坚 卢涛 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期783-789,共7页
核燃料棒再淹没骤冷沸腾是堆芯失水事故后避免堆芯熔化采取的重要事故缓释措施。本文采用不同粒度砂纸打磨得到不同粗糙度的Zr-4表面,研究了Zr-4表面粗糙度和冷却剂过冷度对骤冷沸腾过程冷却速率及沸腾换热的影响。对所制备的不同表面... 核燃料棒再淹没骤冷沸腾是堆芯失水事故后避免堆芯熔化采取的重要事故缓释措施。本文采用不同粒度砂纸打磨得到不同粗糙度的Zr-4表面,研究了Zr-4表面粗糙度和冷却剂过冷度对骤冷沸腾过程冷却速率及沸腾换热的影响。对所制备的不同表面粗糙度实验段进行了骤冷沸腾可视化实验,同时测量实验段内部温度,通过导热反问题反演得到骤冷过程表面温度及热流密度。结果表明:表面粗糙度对膜态沸腾换热的影响较小,但粗糙度较大的表面更早地触发了表面-液体接触,强化了骤冷沸腾;而粗糙度较小时,粗糙度对骤冷沸腾的影响较小;当粗糙度进一步减小时,由于表面接触角的增大,骤冷沸腾持续的时间增长。此外,随着冷却剂过冷度的增大,膜态沸腾气膜厚度减薄,维持稳定气膜的最小膜态沸腾温度增大,骤冷速率增强。本文为揭示压水堆破口事故燃料棒再淹没过程的流动沸腾换热机理提供一定的理论基础。 展开更多
关键词 骤冷沸腾 粗糙度 沸腾换热 最小膜态沸腾温度
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基于机器学习的淬冷沸腾最小膜态沸腾温度预测和灵敏度分析研究
2
作者 张军权 邓坚 +1 位作者 罗彦 卢涛 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期69-76,共8页
淬冷沸腾广泛应用于核反应堆失水事故后燃料棒的冷却过程中,最小膜态沸腾温度(T_(min))的确定对核反应堆的安全运行至关重要。本文基于文献的实验数据,选用了3种典型机器学习模型:随机森林(RF)、人工神经网络(ANN)和极端梯度提升(XGBoos... 淬冷沸腾广泛应用于核反应堆失水事故后燃料棒的冷却过程中,最小膜态沸腾温度(T_(min))的确定对核反应堆的安全运行至关重要。本文基于文献的实验数据,选用了3种典型机器学习模型:随机森林(RF)、人工神经网络(ANN)和极端梯度提升(XGBoost),对淬冷沸腾T_(min)进行预测和影响因素灵敏度分析研究。结果表明,机器学习方式能够有效提高淬冷沸腾T_(min)预测的准确性,其预测性能相较于传统的经验关联式有大幅提升,其中RF模型预测效果最优,决定系数R^(2)为0.9770;通过结合RF模型和Sobol’全局灵敏度方法,得到对淬冷沸腾T_(min)影响最大的参数为冷却剂过冷度,其次为初始壁温,长径比、压力、热物性对其影响较小。本文研究成果将为提高核反应堆的安全性提供理论指导。 展开更多
关键词 淬冷沸腾 最小膜态沸腾温度 机器学习 全局灵敏度
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铁铬铝骤冷过程最小膜态沸腾温度实验研究
3
作者 王泽锋 邓坚 +4 位作者 邱志方 陈曦 王啸宇 陈建达 熊进标 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期267-273,共7页
铁铬铝(FeCrAl)作为事故容错燃料(ATF)包壳的主要候选材料,能够抑制反应堆在严重事故下产氢释能的风险,提高反应堆的事故耐受能力。本文基于可视化方法研究了FeCrAl和Zr-4在骤冷过程中的沸腾传热行为。通过一维导热反问题求解计算FeCrA... 铁铬铝(FeCrAl)作为事故容错燃料(ATF)包壳的主要候选材料,能够抑制反应堆在严重事故下产氢释能的风险,提高反应堆的事故耐受能力。本文基于可视化方法研究了FeCrAl和Zr-4在骤冷过程中的沸腾传热行为。通过一维导热反问题求解计算FeCrAl的表面热流密度和温度,分析了表面氧化、固体热物性对铁铬铝骤冷行为的影响。研究结果表明随着过冷度的增大,骤冷时间减小,最小膜态沸腾温度增大;随着固体热物性(ρcp)w的增大,骤冷时间增大,最小膜态沸腾温度减小。由于铁铬铝优异的高温抗氧化性,其骤冷过程的沸腾传热行为受表面氧化的影响可忽略不计。 展开更多
关键词 事故容错燃料(ATF) 固体热物性 骤冷行为 最小膜态沸腾温度
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锆-4在冷却水中的骤冷沸腾传热实验研究 被引量：3
4
作者 王泽锋 邓坚 +3 位作者 王嘉庚 张勇 刘余 熊进标 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期186-191,共6页
为了研究锆-4在冷却水中的骤冷行为与沸腾传热特性,本文采用可视化方法,并测量了锆-4在骤冷过程中的温度变化。基于一维导热反问题求解,计算得到锆-4表面的热流密度和温度。在骤冷过程中锆-4会依次经历膜态沸腾、过渡沸腾、核态沸腾以... 为了研究锆-4在冷却水中的骤冷行为与沸腾传热特性,本文采用可视化方法,并测量了锆-4在骤冷过程中的温度变化。基于一维导热反问题求解,计算得到锆-4表面的热流密度和温度。在骤冷过程中锆-4会依次经历膜态沸腾、过渡沸腾、核态沸腾以及单相对流换热4个阶段,并且分析了轴向高度和冷却水过冷度对骤冷行为以及沸腾传热的影响。结果表明,随着过冷度的增大,骤冷时间减小,最小膜态沸腾温度增大,并且核态沸腾与过渡沸腾传热受加热表面局部特性影响显著,并建立了锆-4表面最小膜态沸腾温度的关系式,对反应堆的安全分析具有重要的意义。 展开更多
关键词 骤冷行为 可视化研究 沸腾传热 最小膜态沸腾温度
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不锈钢棒材形状对淬冷沸腾的影响研究 被引量：1
5
作者 张琪琪 熊平 +3 位作者 周佳樾 邓坚 罗彦 卢涛 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期463-467,共5页
对平底和圆底两种不同形状不锈钢圆柱棒在不同过冷度下的淬冷沸腾进行了可视化实验研究。结合导热反问题实验方法处理,对比分析了棒材形状和过冷度对淬冷沸腾过程气膜演变和最小膜态沸腾温度的影响,结果表明:相对于平底,圆底棒材底部圆... 对平底和圆底两种不同形状不锈钢圆柱棒在不同过冷度下的淬冷沸腾进行了可视化实验研究。结合导热反问题实验方法处理,对比分析了棒材形状和过冷度对淬冷沸腾过程气膜演变和最小膜态沸腾温度的影响,结果表明:相对于平底,圆底棒材底部圆滑使气膜不易破裂,延长了淬冷沸腾的时间;随着过冷度的增加,壁面冷却速率增大,膜态沸腾时间缩短,最小膜态沸腾温度升高,临界热流密度增大,促进了淬冷沸腾的进行。最终建立了最小膜态沸腾温度与过冷度的关系式。 展开更多
关键词 淬冷沸腾 最小膜态沸腾温度 临界热流密度 过冷度 棒材形状
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过冷度和粗糙度对铁铬铝平板淬冷沸腾影响的实验研究 被引量：1
6
作者 张琪琪 罗彦 +3 位作者 卢涛 邓坚 张喜林 周照春 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期109-114,共6页
为了探究过冷度和表面粗糙度对铁铬铝(FeCrAl)平板淬冷沸腾的影响,对FeCrAl平板在不同过冷度和表面粗糙度下的淬冷沸腾过程开展了可视化实验研究。采用热电偶测量平板内部温度,并利用导热反问题解析式求解平板表面温度和热流密度;通过... 为了探究过冷度和表面粗糙度对铁铬铝(FeCrAl)平板淬冷沸腾的影响,对FeCrAl平板在不同过冷度和表面粗糙度下的淬冷沸腾过程开展了可视化实验研究。采用热电偶测量平板内部温度,并利用导热反问题解析式求解平板表面温度和热流密度;通过对比分析实验现象,探究过冷度和表面粗糙度对平板淬冷沸腾过程的影响,并建立了过冷度与最小膜态沸腾温度的关系式。结果表明,淬冷沸腾过程中,FeCrAl平板表面形成开尔文一亥姆霍兹(K-H)不稳定波,且气膜破裂后产生的骤冷前沿呈“抛物线”状;随着过冷度的增加,最小膜态沸腾温度增大,临界热流密度增大,平板表面冷却速率加快,淬冷沸腾过程的时长缩短;较大的表面粗糙度可以促进FeCrAl平板表面淬冷沸腾的进行,但影响微小。 展开更多
关键词 铁铬铝(FeCrAl)平板 粗糙度 过冷度 淬冷沸腾 最小膜态沸腾温度
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粗糙度对铁铬铝在骤冷过程中沸腾传热影响的实验研究
7
作者 王泽锋 陈仕龙 +3 位作者 邓坚 张勇 刘余 熊进标 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期2378-2382,共5页
铁铬铝作为事故容错燃料包壳的主要候选材料,能够抑制反应堆在严重事故下产氢释能的风险,提高反应堆的事故耐受能力。本文基于可视化方法研究了不同粗糙度的铁铬铝在骤冷过程中沸腾传热行为,通过一维导热反问题求解计算铁铬铝的表面热... 铁铬铝作为事故容错燃料包壳的主要候选材料,能够抑制反应堆在严重事故下产氢释能的风险,提高反应堆的事故耐受能力。本文基于可视化方法研究了不同粗糙度的铁铬铝在骤冷过程中沸腾传热行为,通过一维导热反问题求解计算铁铬铝的表面热流密度和温度,分析了液体过冷度和粗糙度对铁铬铝骤冷行为的影响。研究结果表明随着过冷度的增大,铁铬铝的骤冷时间减小,最小膜态沸腾温度增大。铁铬铝表面的膜态沸腾换热与粗糙度无关,最小膜态沸腾温度受表面亲水性影响显著。 展开更多
关键词 事故容错燃料 粗糙度 骤冷行为 最小膜态沸腾温度
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