處于海洋條件下的核動力系統(tǒng),其內(nèi)部的沸騰換熱設備將處于海洋條件所致的變化的加速度場的影響下,本研究的目的在于探索和解釋海洋條件對于過冷流動沸騰汽泡行為和換熱特性的影響方式、影響程度以及影響機理。采用高速攝影技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)對處于海洋條件影響下的過冷流動沸騰通道內(nèi)的汽泡行為進行了可視化研究,與此同時獲得了過冷流動沸騰換熱數(shù)據(jù)。所采用的實驗段為豎直向上流動的矩形單面加熱可視化通道,工質(zhì)為去離子水。實驗的系統(tǒng)壓力范圍為0.1~0.6MPa,質(zhì)量流速范圍為250~750kg/m~2s,壁面熱流密度范圍為50~500k W/m~2,入口過冷度范圍為4~36℃。結(jié)合以往研究和本實驗所獲得的汽泡圖像將過冷流動沸騰通道內(nèi)的汽泡分成了兩類,定義了表述汽泡類型的參數(shù),得出了預測汽泡類型的方法。分別總結(jié)了兩類汽泡的基本特征參數(shù),第一類汽泡的基本特征參數(shù)包括汽泡最大直徑、汽泡最大直徑時間、汽泡浮升直徑、汽泡滑移運動速度、汽泡核化密度以及汽泡核化頻率,第二類汽的基本特征參數(shù)包括汽泡平均直徑、汽泡接觸直徑、汽泡滑移運動速度以及汽泡數(shù)量密度。分析了熱工參數(shù)的變化對兩類汽泡參數(shù)的影響,得到了一系列新的預測上述汽泡特征參數(shù)的模型和關(guān)系式。通過考察傾斜和搖擺運動條件下的汽泡數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn),所提出的模型和關(guān)系式同樣適用于傾斜和搖擺運動條件下汽泡特征參數(shù)的預測。分別建立了基于汽泡行為分類特性研究的過冷流動沸騰換熱模型,所構(gòu)建的模型對于壁面熱流密度的誤差小于±35%。兩類汽泡基本特性的差異決定了二者對過冷流動沸騰換熱影響的不同機理,汽泡運動和浮升所導致的瞬態(tài)導熱量對過冷流動沸騰換熱貢獻較大。與海洋條件下的過冷流動沸騰換熱數(shù)據(jù)的對比結(jié)果表明,本研究所提出的換熱模型適用于海洋條件。海洋條件對于反應堆熱工水力系統(tǒng)的作用是一種系統(tǒng)性、綜合性的影響,對于過冷流動沸騰換熱的影響主要是通過汽泡行為進行作用的。海洋條件對于汽泡行為的影響主要包括海洋條件所引入的加速度場的直接影響、熱工邊界條件的改變以及非穩(wěn)態(tài)因素。對于本研究所針對的系統(tǒng),海洋條件的影響主要體現(xiàn)在熱工邊界條件的改變上,加速度場變化的直接作用和非穩(wěn)態(tài)因素的影響相對較弱。
【學位單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：TL33
【部分圖文】：

.2 海洋條件下熱工水力相關(guān)研究總結(jié).2.1 海洋條件影響組成處于海洋條件下的船舶在航行過程不僅伴隨著自身動力系統(tǒng)的推進而產(chǎn)生，而且會受到海洋運動的影響而產(chǎn)生運動。前者主要包含了船舶的平移運動和運動，后者主要包括海風以及海浪砰擊的影響。船舶的平移運動包括了起伏、橫蕩以及縱蕩，如圖 1.1 所示。橫蕩和縱蕩不垂直方向上的加速度場造成影響，而起伏運動由于和重力加速度方向是同向的而會改變垂直方向上的加速度場。基于上述原因，在有關(guān)海洋條件下熱工水力的研究中，船舶的平移運動所造成的影響里面起伏運動最受關(guān)注。船舶的旋轉(zhuǎn)包括了橫搖、縱搖和艏搖三種運動，橫搖和縱搖統(tǒng)稱為搖擺運動，搖擺運動導統(tǒng)多個方向上的加速度發(fā)生改變。船舶的旋轉(zhuǎn)還會造成傾斜，由此改變系統(tǒng)所加速度場，類似于海風的作用。

洋工況下實驗研究的熱工回路系統(tǒng)。實驗裝置和確性，決定了實驗結(jié)果及其后續(xù)理論分析結(jié)果的驗內(nèi)容和方法以及誤差分析三個方面對本研究中中涉及到的實驗裝置主要包括搖擺運動平臺、實擺運動平臺用于模擬本研究所需的海洋條件，實沸騰汽泡行為和沸騰換熱實驗的進行，數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)。平臺所需的海洋條件在搖擺運動平臺上模擬獲得，搖

同樣，搖擺運動的實現(xiàn)要首先通過計控制系統(tǒng)控制液壓驅(qū)動系統(tǒng)實現(xiàn)正弦搖擺運動間的變化規(guī)律可以表示為下式 02sinmt tT 運動的最大角度，T0為搖擺周期，分別將瞬時導數(shù)之后可獲得搖擺運動平臺的角速度與角加 0 02 2cosmt tT T 20 02 2cosmt tT T 的實驗段為單面加熱的矩形通道，在傾斜條件。為了研究方便起見，搖擺運動平臺角度的定流道加熱壁面

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本文編號：2821096