棒束型通道結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于熱能工程、化學(xué)工程及核能工程等領(lǐng)域。受結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響,棒束通道內(nèi)的流動(dòng)阻力特性與常規(guī)通道存在較大差異。海洋條件下,受附加外力場的影響,流體的流動(dòng)特性與穩(wěn)態(tài)環(huán)境有所不同,對搖擺條件下棒束通道內(nèi)的流動(dòng)阻力進(jìn)行研究,可有效的提高動(dòng)力設(shè)備在非穩(wěn)態(tài)條件下的運(yùn)行能力。本文以3×3正方形布置棒束結(jié)構(gòu)為研究對象,開展穩(wěn)態(tài)及搖擺條件下其內(nèi)部的流動(dòng)阻力特性實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)段外部為有機(jī)玻璃通道,內(nèi)部9根不銹鋼棒呈正方形排列,棒徑為8mm,棒間距為10mm。實(shí)驗(yàn)以常溫常壓下的水和空氣作為工質(zhì),液相流速范圍為0.08~5.94m/s,氣相流速范圍為0.06~5.85m/s。搖擺實(shí)驗(yàn)時(shí),搖擺振幅范圍為5~°~15~°,搖擺周期范圍為8s~16s。穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)時(shí),搖擺臺(tái)固定不動(dòng),實(shí)驗(yàn)段處于豎直靜止?fàn)顟B(tài)。單相條件下,比較了棒束通道內(nèi)單相摩擦阻力與常規(guī)通道的區(qū)別,并對相關(guān)摩阻系數(shù)計(jì)算方法在棒束通道內(nèi)的適用性進(jìn)行了分析,給出了本實(shí)驗(yàn)條件下棒束通道內(nèi)單相摩阻系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。兩相條件下,基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),對典型的兩相摩擦阻力計(jì)算方法在棒束通道內(nèi)的適用性進(jìn)行了評價(jià)。結(jié)果表明:均相模型在氣、液流速較高工況下預(yù)測精度較高,氣、液流速較低工況下偏差較大。分相模型中,Chisholm B或Muller-Steinhagen模型能對棒束通道內(nèi)的兩相摩擦阻力較好預(yù)測。同時(shí),基于棒束通道內(nèi)兩相摩擦阻力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),本文對Chisholm C模型中的系數(shù)C進(jìn)行了修正。搖擺條件下,實(shí)驗(yàn)段隨搖擺臺(tái)正弦運(yùn)動(dòng)。單相條件下,分析了搖擺運(yùn)動(dòng)對實(shí)驗(yàn)段內(nèi)流量及瞬時(shí)摩擦阻力的影響,并對搖擺條件下的單相時(shí)均阻力特性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明搖擺運(yùn)動(dòng)對強(qiáng)制循環(huán)條件下棒束通道內(nèi)單相瞬時(shí)/時(shí)均阻力特性的影響不大。兩相條件下,由于氣、液相分布隨搖擺運(yùn)動(dòng)的周期性變化,流量較低時(shí),搖擺條件下棒束通道內(nèi)的兩相瞬時(shí)摩擦阻力會(huì)產(chǎn)生周期性的波動(dòng),穩(wěn)態(tài)條件下的兩相摩擦阻力計(jì)算方法并不能應(yīng)用于搖擺工況。分析了氣液流速、搖擺周期、搖擺振幅等因素對搖擺條件下棒束通道內(nèi)兩相瞬時(shí)摩擦阻力的影響。引入了考慮搖擺參數(shù)影響的搖擺修正因子F_(roll)以預(yù)測搖擺條件下棒束通道內(nèi)兩相瞬時(shí)摩擦阻力的周期性波動(dòng)現(xiàn)象。對搖擺條件兩相時(shí)均摩擦阻力特性進(jìn)行了分析,結(jié)果表明搖擺運(yùn)動(dòng)對棒束通道兩相時(shí)均摩擦阻力的影響不大,其值可以采用穩(wěn)態(tài)摩擦阻力計(jì)算方法預(yù)測。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TL352
【部分圖文】：

通道三種類型，如圖 1.1 所示。在一定假設(shè)的基礎(chǔ)之上，通過對 N子通道截面上的積分，給出了棒束通道層流摩阻系數(shù)的計(jì)算方認(rèn)為受通道結(jié)構(gòu)的影響，層流摩阻系數(shù)幾何因子與湍流摩阻系數(shù)幾的對應(yīng)關(guān)系。在層流摩阻系數(shù)的計(jì)算方法的基礎(chǔ)之上，提出了相應(yīng)流區(qū)摩阻系數(shù)λT的計(jì)算關(guān)系式。

搖擺臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖

圖 2.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)圖水循環(huán)靠多級離心泵（型號(hào)：50CDLF16-50，額定流量：20m3/h,揚(yáng)程：45m）驅(qū)動(dòng)，水箱中的水依次流過離心泵、過濾器、流量調(diào)節(jié)閥、液體流量計(jì)后進(jìn)入混合腔室，與來自氣回路中的空氣混合后流入實(shí)驗(yàn)段，流經(jīng)實(shí)驗(yàn)段后返回水箱。旁通管線用以流量調(diào)節(jié)。
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本文編號(hào)：2855005