摘要
汽水分离器和安全壳喷淋系统是确保核反应堆安全可靠运行的至关重要的设备。由于分离器和安全壳喷淋系统的工作过程伴随着大量的两相流动和传热传质现象，而气液两相间的相互作用及传热传质行为与反应堆工作性能密切相关，因此，从液滴的运动、相变等微观行为出发，研究液滴运动的相变过程和规律，建立液滴理论模型，对分离器和安全壳喷淋系统的优化和自主化设计具有重要意义。
首先，基于汽水分离器中液滴运动相变过程的现象，对压差驱动液滴运动相变过程进行了机理研究。基于分离器中因阻力造成压力降低，使液滴运动蒸发，进而影响分离性能的现象和机理，指出压力变化条件下液滴相变过程包括快速蒸发及热平衡蒸发阶段，并建立了压力变化条件下静止液滴相变模型，绘制了液滴蒸发图谱。结合液滴三维运动模型，建立了液滴运动相变单向耦合模型。
其次，基于特征液滴思想，建立了多液滴运动相变三维模型，并将该模型应用到经典波纹板分离器及AP1000（Advanced Passive PWR 1000）分离器中，从而研究了液滴相变对分离效率的影响。结果表明： 正常运行工况下，由于分离器总体处于饱和状态，且分离器的压降较小，可以不考虑液滴相变对分离效率的影响； AP1000中的旋叶分离器对液滴起主要分离作用，
波纹板和下部重力分离空间起次要作用，波纹板入口前的孔板会对分离效率产生一定影响。
再次，对温差驱动多液滴运动相变双向耦合过程进行了机理研究。通过分析单个液滴的蒸发特性，提出了蒸发液滴的影响域的概念。并指出在影响域内，液滴的存在会引起气相参数剧烈变化。通过分析影响域的影响因素，给出了影响域半径的表达式。
由于现有液滴蒸发模型，存在采用无穷远或来流参数而忽略局部参数变化的问题，
因此本书通过建立高效液滴定位和流场信息搜索算法，并考虑液滴周围局部气相参数，引入液滴对局部气相参数的影响，建立了多液滴运动相变双向耦合模型。结合影响域尺寸，将液滴对气相流场的作用源按距离反比权重的方法，加载在影响域内的气相流场中，建立了有限空间内考虑影响域的多液滴运动相变双向耦合模型，可以在一定程度上提高计算的收敛性。
最后，将双向耦合模型应用到安全壳喷淋过程模拟中，与实验对比验证了模型的正确性，分析了安全壳喷淋系统的运行性能，得到了喷淋参数对喷淋性能的影响规律。并将此规律应用到定容弹内燃油喷雾蒸发过程模拟中，验证了
此模型具有适用性，从而拓展了该模型的应用范围。
关键词： 液滴运动相变； 双向耦合； 影响域； 汽水分离； 安全壳喷淋
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