搖擺對棒束通道氣液兩相流流型影響.pdf

1、棒束型通道是核反應堆中一種典型的通道結構。在嚴重事故條件下，反應堆堆芯可能產生兩相流動，隨著氣液流量的變化，通道內將出現(xiàn)具有不同熱工水力特性的兩相流流型，直接關系到反應堆的安全運行。海洋條件下，受到慣性力作用影響，氣液兩相流流型特征會發(fā)生改變，對搖擺條件下棒束通道內流型進行研究，可以為合理設計出安全高效的核反應堆系統(tǒng)提供參考。
　　本文采用高速攝影可視化實驗及理論分析的研究方法，開展了豎直、傾斜及搖擺條件下3×3棒束通道內流型特征

2、的研究。實驗以空氣和去離子水作為工質，采用強制循環(huán)方式，在常溫常壓下進行。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)棒束通道內的流型特征，對流型進行了分類和定義，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、分析了液相湍流強度、氣相流量及傾斜程度對流型特征、流型范圍的影響，分析了液相湍流強度、傾斜作用對流型轉變邊界的影響，結果表明，隨液相湍流強度增大，流型發(fā)生轉變對應的氣相折算速度線性增長；泡狀流至帽泡狀流、帽泡狀流至彈狀流發(fā)生流型轉變對應的氣相折算速度，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棒束通道流型轉變模型預測的轉變邊界進行了比較，分析流型轉變邊界預測誤差產生的原

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

5、析了不同作用效果對流型轉變邊界造成的影響。
　　采用壓降法，得到了液相靜止條件下不同傾角時棒束通道內空泡份額隨氣相折算速度的變化情況，使用漂移流模型對實驗數(shù)據(jù)進行擬合，得到了速度分布參數(shù) C0值和氣液兩相漂移速度 Vgj值，用以計算氣相上升速度，利用高速攝影圖像，驗證了公式計算值的準確性。結合實驗數(shù)據(jù)，分別對現(xiàn)有圓管、棒束通道漂移流模型經驗公式，棒束通道空泡分額經驗公式進行了評價。結果表明，圓管漂移流模型不適宜用來預測棒束通道氣相