發(fā)布時間：2023-02-23 18:14

　　氣液兩相流廣泛存在于油氣儲運、化學(xué)反應(yīng)器、核反應(yīng)堆、制冷等領(lǐng)域中。氣液兩相流的固有復(fù)雜性,如界面易變形、相態(tài)分布不均勻及兩相相對運動等,使得其質(zhì)量、動量、能量的傳遞機制復(fù)雜。作為反應(yīng)堆、熱交換器等設(shè)備中常見結(jié)構(gòu),棒束通道內(nèi)流動、傳熱、臨界熱流密度等特性對系統(tǒng)與設(shè)備的安全和高效運行至關(guān)重要,特別是反應(yīng)堆熱工水力和安全分析等問題中。棒束通道中相態(tài)分布特性的轉(zhuǎn)變往往引起兩相流動阻力、傳熱、臨界熱流密度等特性的變化,是兩相流動與傳熱的決定性因素。因此,有必要對棒束通道內(nèi)相態(tài)分布特性及其影響機理進行深入研究與分析。然而,目前氣液兩相流的測量手段十分有限,尤其是對復(fù)雜的棒束結(jié)構(gòu),這嚴重限制了相關(guān)研究的開展。因此,本文基于氣液兩相電學(xué)性能的差異,首次開發(fā)出了子通道空泡儀測量不同子通道內(nèi)的空泡份額,同時開發(fā)了四探頭電導(dǎo)探針對棒束通道內(nèi)局部兩相參數(shù)進行詳細測量,分析了棒束通道中相態(tài)分布的宏觀特性、局部參數(shù)分布特性及其影響機制,提出了棒束通道內(nèi)空泡壁峰分布向核峰分布的轉(zhuǎn)變模型、子通道分布參數(shù)模型,可為實際的核反應(yīng)堆、換熱器等相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計與設(shè)備安全運行等提供參考。本文開發(fā)的子通道空泡儀測量頻率為10 kHz...

【文章頁數(shù)】：149 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號表
1.緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 棒束通道內(nèi)相態(tài)分布的測量方法
        1.2.1 電學(xué)法
        1.2.2 射線法
        1.2.3 其他方法
    1.3 棒束通道內(nèi)相態(tài)分布宏觀特性：流型分類及其特征
        1.3.1 棒束通道內(nèi)流型定義及分類
        1.3.2 棒束通道內(nèi)流型識別方法
    1.4 棒束通道內(nèi)兩相局部參數(shù)分布
        1.4.1 相態(tài)分布特性及作用機制
        1.4.2 定位格架的影響
    1.5 棒束通道內(nèi)分布參數(shù)研究
    1.6 研究現(xiàn)狀總結(jié)及問題的提出
    1.7 研究目的及主要研究內(nèi)容
2.實驗裝置及參數(shù)測量方法
    2.1 實驗回路系統(tǒng)
    2.2 實驗段設(shè)計
    2.3 實驗測量儀器及方法
        2.3.1 四探頭電導(dǎo)探針
        2.3.2 子通道空泡儀
        2.3.3 其他工況參數(shù)測量及范圍
    2.4 數(shù)據(jù)采集及處理
        2.4.1 電導(dǎo)探針數(shù)據(jù)處理及驗證
        2.4.2 子通道空泡儀數(shù)據(jù)處理及標(biāo)定
        2.4.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
        2.4.4 工況參數(shù)的處理
    2.5 實驗誤差傳遞及分析
        2.5.1 直接測量誤差
        2.5.2 間接測量誤差
3.棒束通道內(nèi)相態(tài)分布宏觀特性：子通道流型
    3.1 子通道流型特征及其定義
        3.1.1 泡狀流
        3.1.2 帽狀流
        3.1.3 帽狀攪混流
        3.1.4 攪混流
        3.1.5 環(huán)狀流
    3.2 流型識別方法
        3.2.1 特征參數(shù)的選擇
        3.2.2 隨機森林聚類算法
    3.3 簡易格架子通道流型圖
    3.4 簡易格架子通流型轉(zhuǎn)變與文獻對比
    3.5 邊壁效應(yīng)對子通道流型的影響
    3.6 角子通道流型沿軸向發(fā)展
    3.7 定位格架對子通道流型轉(zhuǎn)變的影響
    3.8 本章小結(jié)
4.棒束通道內(nèi)相態(tài)分布局部特性
    4.1 徑向分布特性
        4.1.1 空泡份額
        4.1.2 界面面積濃度
        4.1.3 氣泡速度
        4.1.4 氣泡弦長
    4.2 帶攪混翼片定位格架的影響
        4.2.1 對單組(One-group)兩相分布的影響
        4.2.2 對雙組(Two-group)兩相分布的影響
    4.3 局部空泡特性的軸向發(fā)展特性
        4.3.1 單組(One-group)兩相流相態(tài)分布軸向發(fā)展
        4.3.2 雙組(Two-group)兩相流相態(tài)分布軸向發(fā)展
    4.4 一維空泡份額輸運特性
        4.4.1 單組(One-group)兩相流
        4.4.2 雙組(Two-group)兩相流
    4.5 一維界面面積濃度輸運特性
        4.5.1 單組(One-group)兩相流
        4.5.2 雙組(Two-group)兩相流
    4.6 本章小結(jié)
5.棒束通道內(nèi)空泡分布的轉(zhuǎn)變
    5.1 棒束通道內(nèi)空泡壁峰分布與核峰分布特性
    5.2 兩相空泡分布的影響因素
        5.2.1 氣相表觀流速
        5.2.2 液相表觀流速
        5.2.3 定位格架
        5.2.4 系統(tǒng)壓力
        5.2.5 幾何尺寸
    5.3 棒束通道內(nèi)氣泡橫向受力分析
        5.3.1 升力
        5.3.2 壁面(潤滑)力
        5.3.3 湍流耗散力
    5.4 空泡壁峰分布向核峰分布轉(zhuǎn)變的模型
    5.5 本章小結(jié)
6.棒束通道兩相流漂移流模型的分布參數(shù)
    6.1 棒束通道內(nèi)兩相分布參數(shù)模型的主要研究方法
        6.1.1 采用常規(guī)流道的模型
        6.1.2 線性擬合法
        6.1.3 基于實驗數(shù)據(jù)的綜合擬合法
        6.1.4 定義積分法
        6.1.5 假設(shè)漂移流速度法
    6.2 棒束通道分布參數(shù)模型的評估
        6.2.1 分布參數(shù)
        6.2.2 漂移流速度
        6.2.3 空泡份額預(yù)測誤差
    6.3 棒束子通道分布參數(shù)的新模型
    6.4 邊壁效應(yīng)對分布參數(shù)的影響
    6.5 分布參數(shù)的軸向發(fā)展
    6.6 定位格架對分布參數(shù)的影響
    6.7 本章小結(jié)
7.結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 下一步工作及展望
致謝
參考文獻
附錄
    A.作者在攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄
    B.作者在攻讀學(xué)位期間主要參與科研項目



本文編號：3748493