窄矩形通道内自然循环ONB点发生机理研究

平行板燃料组件在先进反应堆及军用反应堆上有重要用途，而窄缝内的自然循环又是潜艇用反应堆的重要特征之一。本项目以反应堆自然循环工况下的热工水力设计为应用背景，采用理论分析和实验验证相结合的方法研究窄矩形通道内自然循环欠热沸腾起始点（ONB，Onset of Nucleate Boiling）的发生机理，并由此建立相应的数学物理模型。在可视化的试验过程中，采用显微PIV技术测量ONB点，并利用先进的图象处理方法。考虑窄缝和自然循环的双重效应，及参数的敏感性带来的数据波动性，使用未确知数学方式进行建模。从欧阳首承提出的"第二搅动"的角度，和从"方向"优先的观点，分析ONB点处传热和流动的转折性变化。在分析ONB点处两相作用的确定性和不确定性的过程中，不仅从流动的角度进行传热分析，也从传热的角度审视流体运动对ONB点的影响。通过分析研究，提出窄矩形通道内自然循环ONB点的机理分析模型。

平行板燃料组件在先进反应堆及军用反应堆上有重要用途，而窄缝内的自然循环又是潜艇用反应堆的重要特征之一。本项目以反应堆自然循环工况下的热工水力设计为应用背景，采用理论分析和实验验证相结合的方法研究窄矩形通道内自然循环欠热沸腾起始点（ONB，Onset of Nucleate Boiling）的发生机理，并由此建立相应的数学物理模型。建立了自然循环实验台架，研制成功具有1000mm×40mm面积可视窗口、间隙尺寸为2mm、3mm、5mm和10mm的窄矩形实验通道。在可视化的试验过程中，采用高速摄像仪对ONB点进行观测和拍摄，并利用先进的小波边缘检测技术，对图象进行处理。应用灰色关联度方法，对影响ONB点的参数进行了关联度分析。基于边界层转捩理论、热流体理论对ONB点进行了机理分析。从欧阳首承提出的"第二搅动"的角度，和从"方向"优先的观点，分析ONB点处传热和流动的转折性变化。通过分析研究，基于ONB点非平衡热力学发生机理，提出窄矩形通道内自然循环ONB点的机理分析模型。此外，考虑窄缝和自然循环的双重效应，及参数的敏感性带来的数据波动性，使用未确知数学方式对自然循环ONB的发生进行建模。