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摇摆力场作用下的流动沸腾与静止条件下的情况有着不同现象,为了深入了解摇摆运动对整个系统的自然循环特性的影响,本文对以水为工质,采用结构化六面体网格,以Mixture模型为基础,采用自定义函数(UDF)接口加入相变模型和摇摆条件对自然循环系统进行了三维数值模拟;使用VOF(Volume of Fluid)模型和自然循环模拟所得到的结果,对窄矩形通道在自然循环和强迫过冷流动沸腾进行了模拟。 在全回路的自然循环模拟中,得到了不同摇摆工况下质量流速变化,通过UDF对系统自然循环结果进行处理,得到了系统自然循环流动的驱动力和加热段压降;分析了不同摇摆周期和振幅对自然循环系统质量流速、总驱动力、窄矩形加热段压降和Nu数影响。结果表明,摇摆的引入会使上述结果发生周期性变化,这个变化周期等于摇摆周期,摇摆周期较小和振幅较大的情况下,质量流速、驱动力和窄矩形加热段压降变化幅度变大。 摇摆条件下窄通道在强迫流动的模拟结果使用Tecplot对计算数据进行后处理,得到了汽泡滑移速度,结合模拟计算所得到的汽泡分布图像,通过Matlab的图像处理功能,获得了选定区域内汽泡的平均直径。分析不同最大摇摆角度和周期对窄矩形通道内强迫流动下汽泡特性的影响,汽泡滑移速度和直径大小呈现为周期性变化,变化的周期与摇摆周期相同。因为摇摆产生的切向惯性力,向心惯性力和科氏力这些附加惯性力与重力相比较小,因此重力在流动和垂直流动方向上分量的变化是影响汽泡滑移变化的主要原因。通过汽泡受力的定性分析,得出汽泡大小和汽泡滑移速度有着正相关性。 对摇摆条件下窄矩形通道在自然循环流动下的模拟,得到了汽泡成核和汽泡滑移特性。自然循环下通道内的沸腾现象也呈现周期性变化,同强迫流动不同的是,当发生回流时,流体重新流回窄矩形流道被二次加热,使通道内发生沸腾,摇摆周期越小振幅越大,通道内产生汽相的时间段越长。就汽泡受力而言,汽泡所受的曳力发生很大的改变,曳力成为影响汽泡滑移的主要原因。