摘要

汽水分離器和安全殼噴淋系統(tǒng)是確保核反應堆安全可靠運行的至關重要的設備。由于分離器和安全殼噴淋系統(tǒng)的工作過程伴隨著大量的兩相流動和傳熱傳質現象，而氣液兩相間的相互作用及傳熱傳質行為與反應堆工作性能密切相關，因此，從液滴的運動、相變等微觀行為出發(fā)，研究液滴運動的相變過程和規(guī)律，建立液滴理論模型，對分離器和安全殼噴淋系統(tǒng)的優(yōu)化和自主化設計具有重要意義。

首先，基于汽水分離器中液滴運動相變過程的現象，對壓差驅動液滴運動相變過程進行了機理研究。基于分離器中因阻力造成壓力降低，使液滴運動蒸發(fā)，進而影響分離性能的現象和機理，指出壓力變化條件下液滴相變過程包括快速蒸發(fā)及熱平衡蒸發(fā)階段，并建立了壓力變化條件下靜止液滴相變模型，繪制了液滴蒸發(fā)圖譜。結合液滴三維運動模型，建立了液滴運動相變單向耦合模型。

其次，基于特征液滴思想，建立了多液滴運動相變三維模型，并將該模型應用到經典波紋板分離器及AP1000（Advanced Passive PWR 1000）分離器中，從而研究了液滴相變對分離效率的影響。結果表明： 正常運行工況下，由于分離器總體處于飽和狀態(tài)，且分離器的壓降較小，可以不考慮液滴相變對分離效率的影響； AP1000中的旋葉分離器對液滴起主要分離作用，

波紋板和下部重力分離空間起次要作用，波紋板入口前的孔板會對分離效率產生一定影響。

再次，對溫差驅動多液滴運動相變雙向耦合過程進行了機理研究。通過分析單個液滴的蒸發(fā)特性，提出了蒸發(fā)液滴的影響域的概念。并指出在影響域內，液滴的存在會引起氣相參數劇烈變化。通過分析影響域的影響因素，給出了影響域半徑的表達式。

由于現有液滴蒸發(fā)模型，存在采用無窮遠或來流參數而忽略局部參數變化的問題，

因此本書通過建立高效液滴定位和流場信息搜索算法，并考慮液滴周圍局部氣相參數，引入液滴對局部氣相參數的影響，建立了多液滴運動相變雙向耦合模型。結合影響域尺寸，將液滴對氣相流場的作用源按距離反比權重的方法，加載在影響域內的氣相流場中，建立了有限空間內考慮影響域的多液滴運動相變雙向耦合模型，可以在一定程度上提高計算的收斂性。

最后，將雙向耦合模型應用到安全殼噴淋過程模擬中，與實驗對比驗證了模型的正確性，分析了安全殼噴淋系統(tǒng)的運行性能，得到了噴淋參數對噴淋性能的影響規(guī)律。并將此規(guī)律應用到定容彈內燃油噴霧蒸發(fā)過程模擬中，驗證了

此模型具有適用性，從而拓展了該模型的應用范圍。

關鍵詞： 液滴運動相變； 雙向耦合； 影響域； 汽水分離； 安全殼噴淋