對窄縫通道內(nèi)過冷條件下單蒸汽泡運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,分析了過冷度對單蒸汽泡運(yùn)動(dòng)特性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,過冷條件下,單蒸汽泡在上升過程中,其尺寸不斷減小,形狀也不斷改變;單蒸汽泡界面存在冷凝現(xiàn)象,過冷度越大,直徑減小越快,同一直徑蒸汽泡的縱橫比在一個(gè)范圍內(nèi)波動(dòng);過冷條件下,單蒸汽泡的z向速度和x向速度都隨著直徑的增大先增加后減小,均在直徑約10 mm時(shí)具有最大值;單蒸汽泡z向速度則隨著過冷度的增大而增大,而x向速度在零上下波動(dòng),隨過冷度增大略有增大。過冷度會影響窄縫通道內(nèi)單蒸汽泡的行為特性,并進(jìn)一步影響流型形成與演變。 

【文章來源】：核動(dòng)力工程. 2020,41(03)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

實(shí)驗(yàn)裝置流程圖

圖3為單蒸汽泡的β隨時(shí)間的變化，由圖3可知，蒸汽泡在上升過程中，β不斷減��；過冷度越大，β減小越快，減小到相同無量綱直徑所需的時(shí)間越短，此處蒸汽泡直徑變化率取了絕對值，實(shí)際上均為負(fù)值。上述現(xiàn)象可能是由于蒸汽泡界面兩側(cè)存在溫差，內(nèi)部為飽和溫度的蒸汽，外部為過冷水，因此蒸汽能量由內(nèi)向外傳遞，引起界面處蒸汽溫度降低，發(fā)生相變，蒸汽冷凝為水，蒸汽的不斷冷凝引起蒸汽泡的體積和直徑不斷減小。過冷條件下，溫差引起的單蒸汽泡界面的冷凝現(xiàn)象是引起單蒸汽泡體積和直徑不斷減小的根本原因。圖3 單蒸汽泡無量綱直徑隨時(shí)間的變化

單蒸汽泡的縱橫比（E）即高寬比，可用于表征單蒸汽泡形狀改變的程度，有必要對單蒸汽泡的縱橫比變化規(guī)律進(jìn)行分析。圖4為3 mm間隙窄縫通道內(nèi)單蒸汽泡的E隨Db,ae的變化規(guī)律。由圖可知，和單空氣泡相似，不同過冷度下，單蒸汽泡的E都隨著Db,ae的增加先減小后增大；對于某確定的Db,ae，單蒸汽泡的縱橫比是一個(gè)范圍，而不是像單空氣泡那樣是一個(gè)具體的數(shù)值，這說明發(fā)生在單蒸汽泡界面上的冷凝引起了蒸汽泡周圍流場速度和壓力分布的改變，進(jìn)一步導(dǎo)致了蒸汽泡的形狀發(fā)生了波動(dòng)，Tang[10]的研究也表明，因界面冷凝形成的界面波是造成單蒸汽泡形狀波動(dòng)較大的主要原因。此外，Tang等人[10]在過冷度為25 K的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，過冷度越大，單蒸汽泡表面的界面波越強(qiáng)，單蒸汽泡形狀變化越劇烈；Narayan[11]等人的研究結(jié)果顯示，蒸汽泡擺動(dòng)頻率隨過冷度增加而增加。上述研究均顯示過冷度對單蒸汽泡形狀有很大影響，而本實(shí)驗(yàn)過冷度影響結(jié)果顯示，1.5、2.5 K過冷度下單蒸汽泡的縱橫比曲線沒有明顯差異�？v橫比研究結(jié)果也表明，矩形窄縫通道內(nèi)，同樣存在因界面冷凝引起的界面波，造成擺動(dòng)頻率隨著過冷度增加而增加，而本實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象可能是由于矩形通道壁面的約束作用，單蒸汽泡擺動(dòng)頻率變化和池式沸騰相比，受過冷度影響較小。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]豎直流道寬度對氣泡運(yùn)動(dòng)行為影響的數(shù)值模擬[J]. 李維仲,趙大勇,陳貴軍.  計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào). 2006(02)



本文編號：3433996