搖擺對(duì)棒束通道內(nèi)流動(dòng)阻力特性的影響研究.pdf

1、棒狀燃料元件廣泛存在于壓水堆、沸水堆和超臨界水冷堆。不同于陸基核反應(yīng)堆，采用核動(dòng)力推進(jìn)的船舶在海浪和海流的作用下如果產(chǎn)生搖擺，會(huì)對(duì)流體的特性產(chǎn)生顯著影響，從而影響動(dòng)力裝置的運(yùn)行特性。
　　本文通過實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)值模擬及理論分析，開展了搖擺條件下3×3棒束通道內(nèi)流動(dòng)阻力特性研究。實(shí)驗(yàn)回路為開放回路，采用強(qiáng)制循環(huán)方式，以空氣和去離子水為工質(zhì)，實(shí)驗(yàn)在常溫常壓下進(jìn)行。分液相雷諾數(shù)和分氣相雷諾數(shù)的范圍分別為1563～19590和8～2166，

2、搖擺周期和搖擺振幅的范圍分別為8s～16s和5°～15°。
　　開展了單相水流動(dòng)阻力特性實(shí)驗(yàn)研究，確認(rèn)強(qiáng)制循環(huán)條件下流量是否發(fā)生周期性波動(dòng)，探究了搖擺參數(shù)、旁通閥門及實(shí)驗(yàn)段入口閥門開度對(duì)流量波動(dòng)特性的影響。在此基礎(chǔ)上，考察了液相流速、搖擺參數(shù)及通道尺寸對(duì)棒束摩擦阻力及定位格架局部阻力的影響，考慮上述影響因素建立了搖擺條件下棒束通道內(nèi)單相摩擦阻力計(jì)算關(guān)系式。此外，借助FLUENT軟件對(duì)搖擺運(yùn)動(dòng)影響摩擦阻力的機(jī)理進(jìn)行解釋。
　　

3、基于壓降法獲得了靜水條件下空泡份額及氣相上升速度，采用已有關(guān)系式對(duì)豎直條件下空泡份額進(jìn)行評(píng)價(jià)。探究了搖擺條件下入口壓力、閥門開度、搖擺振幅及搖擺周期對(duì)氣相流量波動(dòng)特性的影響。重點(diǎn)關(guān)注了搖擺條件下時(shí)均和瞬時(shí)空泡份額及氣相上升速度?？紤]氣相流量、搖擺參數(shù)及通道尺寸的影響規(guī)律，獲得了搖擺條件下液相靜止時(shí)瞬時(shí)空泡份額及氣相上升速度的計(jì)算關(guān)系式。
　　基于豎直兩相流動(dòng)阻力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)均相流模型和分相流模型進(jìn)行評(píng)價(jià)。關(guān)注了搖擺條件下氣液相流量的

4、波動(dòng)特性，搖擺運(yùn)動(dòng)對(duì)時(shí)均摩擦阻力和局部阻力無明顯影響，氣液相流量、搖擺參數(shù)及通道尺寸是影響搖擺條件下兩相流動(dòng)阻力特性的重要因素?？紤]上述因素的影響，采用量綱分析方法獲得了搖擺條件下兩相流動(dòng)阻力的計(jì)算關(guān)系式，解決了動(dòng)態(tài)條件下棒束通道內(nèi)兩相瞬時(shí)阻力的計(jì)算問題。
　　系統(tǒng)地構(gòu)建了搖擺條件下氣泡體積力的受力模型，將體積力沿垂直于流動(dòng)方向和平行于流動(dòng)方向進(jìn)行分解討論。對(duì)比傾斜和搖擺條件下氣相橫向分布特性，指出搖擺引入附加體積力的作用效果。獲