搖擺對(duì)棒束通道氣液兩相流流型影響.pdf

1、棒束型通道是核反應(yīng)堆中一種典型的通道結(jié)構(gòu)。在嚴(yán)重事故條件下，反應(yīng)堆堆芯可能產(chǎn)生兩相流動(dòng)，隨著氣液流量的變化，通道內(nèi)將出現(xiàn)具有不同熱工水力特性的兩相流流型，直接關(guān)系到反應(yīng)堆的安全運(yùn)行。海洋條件下，受到慣性力作用影響，氣液兩相流流型特征會(huì)發(fā)生改變，對(duì)搖擺條件下棒束通道內(nèi)流型進(jìn)行研究，可以為合理設(shè)計(jì)出安全高效的核反應(yīng)堆系統(tǒng)提供參考。
　　本文采用高速攝影可視化實(shí)驗(yàn)及理論分析的研究方法，開(kāi)展了豎直、傾斜及搖擺條件下3×3棒束通道內(nèi)流型特征

2、的研究。實(shí)驗(yàn)以空氣和去離子水作為工質(zhì)，采用強(qiáng)制循環(huán)方式，在常溫常壓下進(jìn)行。氣相折算速度范圍為0.01~7.61m/s，液相折算速度范圍為0~2.0m/s，傾斜角度范圍為5°~15°，搖擺周期范圍為8s~16s，搖擺振幅范圍為5°~15°。
　　穩(wěn)態(tài)條件下，根據(jù)棒束通道內(nèi)的流型特征，對(duì)流型進(jìn)行了分類(lèi)和定義，將流型劃分為泡狀流、帽泡狀流、彈狀流、攪混流及環(huán)狀流，描述了五種流型的流型特征。以液相雷諾數(shù)、氣相折算速度、傾斜角度為特征參量，

3、分析了液相湍流強(qiáng)度、氣相流量及傾斜程度對(duì)流型特征、流型范圍的影響，分析了液相湍流強(qiáng)度、傾斜作用對(duì)流型轉(zhuǎn)變邊界的影響，結(jié)果表明，隨液相湍流強(qiáng)度增大，流型發(fā)生轉(zhuǎn)變對(duì)應(yīng)的氣相折算速度線性增長(zhǎng)；泡狀流至帽泡狀流、帽泡狀流至彈狀流發(fā)生流型轉(zhuǎn)變對(duì)應(yīng)的氣相折算速度，隨傾角增大降低，彈狀流至攪混流相反。繪制了豎直、傾斜條件下棒束通道的流型圖，并同Venkateswararao棒束通道流型轉(zhuǎn)變模型預(yù)測(cè)的轉(zhuǎn)變邊界進(jìn)行了比較，分析流型轉(zhuǎn)變邊界預(yù)測(cè)誤差產(chǎn)生的原

4、因，對(duì)流型轉(zhuǎn)變公式進(jìn)行了修正，得到了更佳的預(yù)測(cè)效果。采用壓差波動(dòng)法對(duì)流型進(jìn)行識(shí)別，給出了典型流型的壓差波動(dòng)曲線。
　　搖擺條件下，流型特征出現(xiàn)了三點(diǎn)變化：氣相周期性分布、流型周期性變化及氣相橫移。以無(wú)量綱準(zhǔn)則數(shù)弗勞德數(shù) Fr作為表征參量，分析搖擺幅值、周期對(duì)流型轉(zhuǎn)變邊界產(chǎn)生的影響。采用壓差波動(dòng)法，給出了不同搖擺參數(shù)下典型流型的壓差波動(dòng)曲線，特定條件下，壓差曲線將產(chǎn)生周期性波動(dòng)。繪制出搖擺條件下的流型圖，同豎直、傾斜工況進(jìn)行比較，分

5、析了不同作用效果對(duì)流型轉(zhuǎn)變邊界造成的影響。
　　采用壓降法，得到了液相靜止條件下不同傾角時(shí)棒束通道內(nèi)空泡份額隨氣相折算速度的變化情況，使用漂移流模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到了速度分布參數(shù) C0值和氣液兩相漂移速度 Vgj值，用以計(jì)算氣相上升速度，利用高速攝影圖像，驗(yàn)證了公式計(jì)算值的準(zhǔn)確性。結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別對(duì)現(xiàn)有圓管、棒束通道漂移流模型經(jīng)驗(yàn)公式，棒束通道空泡分額經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，圓管漂移流模型不適宜用來(lái)預(yù)測(cè)棒束通道氣相