朱思文，刘玉岚，，王彪，丁鹏

1. 中山大学航空航天学院，广东广州510006

2. 中山大学中法核工程与技术学院，广东珠海519082

液膜沿着竖直壁面或斜面流动，在很多工程技术领域中都有着很重要的应用，如热交换机、核电安全壳外壁面非能动冷却系统（PCCS）和微流体等。近来，液膜的流动、分叉和溪流等物理过程与PCCS 等诸多实际工程问题密切相关，成为研究者们关注的焦点［1-3］。

在PCCS 中，当流体在竖直壁面或斜面上流动时，液膜受到壁面和空气摩擦力的影响，其厚度和速度也会发生改变。Anderson等对西屋AP600中的PCCS 系统液膜流动进行了相关的实验研究［4］。数值研究方面，Broxtermann 等基于集总参数法程序COCOSYS计算模拟AP1000的非能动安全壳冷却系统［5］。Kennedy 等基于集总参数法Westinghouse-GOTHIC 程序研究PCCS，并与AP600 的实验数据进行对比［6］。由于集总参数方法无法得到具体液膜厚度演化，所以部分研究基于CFD 方法计算壁面液膜流动问题。Wang利用VOF方法针对斜板液膜流动过程，研究不同的液膜流速和流体粘性对液膜厚度的影响［2］。Sun 等利用瞬态液膜追踪模型研究液膜流动的厚度、速度以及温度，并对AP600的PCCS实验进行了数值研究［7］。

此外，如图1所示，液膜破裂对冷却水的壁面覆盖率有很大影响，从而降低PCCS 的冷却能力，所以液膜破断是PCCS 系统需要尽可能避免的情况。在液膜沿壁面流动过程中，由于液膜受重力和表面张力的影响，当质量流量减小时，液膜厚度随之减小，液膜自由面不稳定，会产生液膜破裂。一般保持水膜完全覆盖的最小质量流速称为最小润湿速率MWR（Minimum Wetting Rate）。……