【摘要】：近年來核動(dòng)力船舶、漂浮式核能海水淡化設(shè)備等迅速發(fā)展,這些設(shè)備在海洋中受自然條件的影響會(huì)發(fā)生傾斜,搖擺,起伏振動(dòng)等情況,這些外加狀態(tài)都會(huì)影響核動(dòng)力裝置中兩相流的流動(dòng)特性。如搖擺運(yùn)動(dòng)造成的慣性力影響便致使氣水兩相流型以及摩擦阻力有一定程度的變化。振動(dòng)會(huì)改變核反應(yīng)堆中燃料棒壁面氣泡脫離頻率,促進(jìn)氣泡聚合導(dǎo)致有效氣液傳熱面積減小從而改變堆芯內(nèi)的流動(dòng)及傳熱特性。除此之外,地震造成的振動(dòng)對核反應(yīng)堆的安全威脅也很大。而在火電廠的實(shí)際運(yùn)行中也普遍存在管道的振動(dòng)現(xiàn)象,這種振動(dòng)會(huì)增加管道受到的疲勞載荷,發(fā)生泄漏,設(shè)備損壞等事故,因此汽水管道的振動(dòng)問題研究至關(guān)重要。國內(nèi)外學(xué)者們對穩(wěn)定狀態(tài)下管內(nèi)兩相流的流動(dòng)特性已經(jīng)進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)和理論研究,而對振動(dòng)狀態(tài)下的氣液兩相流研究比較少,所以現(xiàn)有的穩(wěn)定狀態(tài)下發(fā)展起來的兩相流的理論就有了一定的局限性。本文將兩相流實(shí)驗(yàn)回路與振動(dòng)裝置相結(jié)合,進(jìn)行起伏振動(dòng)狀態(tài)下氣液兩相流的實(shí)驗(yàn)研究,采集了振動(dòng)狀態(tài)下的流型圖像樣本、壓差波動(dòng)信號。首先,根據(jù)可視化觀察及高速攝影儀將振動(dòng)狀態(tài)下傾斜管內(nèi)兩相流的流型進(jìn)行分類及重新定義,研究發(fā)現(xiàn)起伏振動(dòng)狀態(tài)下傾斜管內(nèi)的流型與穩(wěn)態(tài)條件下相比有一定的變化,主要流型有珠狀流、泡狀流、起伏彈狀流、準(zhǔn)彈狀流和環(huán)狀流,其中珠狀流、起伏彈狀流為此次實(shí)驗(yàn)條件下發(fā)現(xiàn)的新流型。其次改變管道傾角以及振動(dòng)頻率和振幅等振動(dòng)條件,分析其對流型轉(zhuǎn)變的影響。繪制流型轉(zhuǎn)換邊界圖結(jié)果表明,傾角的增加使起伏彈狀流在流型圖中的區(qū)域擴(kuò)張,其他流型的區(qū)域相對減小。振動(dòng)頻率和振幅對流型轉(zhuǎn)換邊界的影響相似,振頻和振幅增加會(huì)使珠狀流和準(zhǔn)彈狀流區(qū)域有所增加。同時(shí)本文以流型轉(zhuǎn)變時(shí)候介質(zhì)折算速度的平均變化率作為衡量三種變化因素對實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響程度大小的指標(biāo),計(jì)算結(jié)果表明三種變化因素中振動(dòng)頻率對流型轉(zhuǎn)變的影響程度最大。最后基于壓差法及多尺度熵理論對采集到的壓差波動(dòng)信號進(jìn)行分析,通過MATLAB軟件計(jì)算各工況下的壓差信號的多尺度熵值,擬合出較小尺度下的多尺度熵率,對95種流動(dòng)條件下的5種典型流型的差壓波動(dòng)信號的分析結(jié)果表明,幾種典型流型在低尺度(前九個(gè))下的熵值變化率有明顯差異,高尺度下的熵值可以體現(xiàn)不同流型的動(dòng)力學(xué)特性。
【圖文】：

東北電力大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文第 2 章 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及信號采集掌握起伏振動(dòng)狀態(tài)下傾斜管內(nèi)氣液兩相流流型及相關(guān)動(dòng)力學(xué)特性對研究運(yùn)動(dòng)狀兩相流的傳熱及規(guī)律有重要意義。本文在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上對起伏振動(dòng)狀態(tài)下氣進(jìn)行流動(dòng)特性分析，所以需要一套合理準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。本文在構(gòu)建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)時(shí)了實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及測量手段和精度等影響因素，確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性，的研究分析提供基礎(chǔ)。本章主要介紹了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成、實(shí)驗(yàn)參數(shù)的選擇、實(shí)驗(yàn)測量裝置和信號采集系統(tǒng)等問題。1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及流程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)流程圖如圖 2-1 所示，整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括振動(dòng)裝置、空氣水循環(huán)系統(tǒng)、三個(gè)部分。

1-工業(yè)控制計(jì)算機(jī) 2-并行采集通道 3-異步協(xié)同控制軟件 4-電容傳感器5-數(shù)字式開關(guān)功率放大器 6-電磁振動(dòng)裝置圖 2-2 起伏式振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)根據(jù)振動(dòng)臺(tái)的大小在其上固定一個(gè)平板，且整個(gè)板面平整，無凹陷，平板上面固究的實(shí)驗(yàn)段即透明有機(jī)玻璃管道（管徑 35 mm），要求管道光滑整潔，無污漬，，進(jìn)行可視化觀察。測試段長度為 2000 mm，分別在距離實(shí)驗(yàn)管道入口和出口 400 m置取壓孔，取壓距離為 1200 mm，如圖 2-3 所示。
【學(xué)位授予單位】：東北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O359

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本文編號：2603988