釷基熔鹽堆是我國重點開發(fā)的第四代核反應(yīng)堆之一,但由于裂變反應(yīng)產(chǎn)生的中子俘獲截面大的Kr,Xe等裂變氣體以微氣泡的形式存在于熔鹽回路中,故對裂變氣體的在線去除是熔鹽堆提高中子經(jīng)濟性,實現(xiàn)燃料深燃耗的關(guān)鍵。為定量地獲得分離器內(nèi)氣泡的分離行為,本次研究采用理論建模、數(shù)值模擬與實驗驗證相結(jié)合的方法,采用計算流體軟件對特殊結(jié)構(gòu)分離器進行建模仿真,并對所得單相旋流場的速度場分布和湍流強度分布進行定量數(shù)值擬合,采用粒子圖像測速PIV₂D3C方法測量氣液旋流分離器旋流腔中的液體速度場和湍流流場分布特征。同時分析氣泡在旋流場中的受力模型,根據(jù)曳力、虛擬質(zhì)量力、升力等建立氣泡在旋流場中運動控制方程,利用數(shù)值模擬得到的速度場求解控制方程,并計算不同旋流數(shù)、氣泡直徑和雷諾數(shù)下氣泡的運行軌跡和氣泡分離長度,并得到臨界氣泡直徑。設(shè)計了單氣泡產(chǎn)生裝置并用高速攝像技術(shù)和圖像處理技術(shù)得到氣泡在旋流場中運動的實驗數(shù)據(jù)。通過模擬預(yù)測和實驗數(shù)據(jù)的對比,可知數(shù)值結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)吻合度良好,此方法可用于文中旋流結(jié)構(gòu)氣液分離器的優(yōu)化設(shè)計,并利用數(shù)值模型分析各力對氣泡運動的影響作用,闡明了旋流場中臨界分離氣泡直徑...

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
符號說明
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 旋流分離器的選擇
        1.2.2 旋流場流動結(jié)構(gòu)研究
        1.2.3 氣液旋流分離器中氣芯的形成機理
        1.2.4 氣液旋流分離中氣泡運動機理
    1.3 研究內(nèi)容與目標
        1.3.1 試驗方案
        1.3.2 具體研究內(nèi)容
    1.4 本章小結(jié)
第二章 旋流液相速度場數(shù)值模擬和實驗研究
    2.1 引言
    2.2 氣液分離器物理模型
    2.3 數(shù)值計算模型
        2.3.1 湍流模型選擇
        2.3.2 模型條件
    2.4 旋流液相速度場模擬
        2.4.1 旋流速度場
        2.4.2 速度場數(shù)值擬合
    2.5 旋流場單相三維速度場測量
        2.5.1 PIV測速原理與裝置介紹
        2.5.2 數(shù)據(jù)獲得與后處理
    2.6 數(shù)值模擬與實驗數(shù)據(jù)對比
    2.7 本章小結(jié)
第三章 旋流場中單氣泡運動受力模型建立
    3.1 引言
    3.2 氣泡運動受力模型建立
        3.2.1 壓力梯度力
        3.2.2 曳力
        3.2.3 浮力
        3.2.4 升力
        3.2.5 虛擬質(zhì)量力
    3.3 氣泡運動軌跡數(shù)值求解
    3.4 空泡動力學方程在氣泡受力的運用
    3.5 本章小結(jié)
第四章 單氣泡運動軌跡的理論分析與實驗驗證
    4.1 旋流場中單氣泡的運動模擬結(jié)果
        4.1.1 不同氣泡直徑下氣泡運動的模擬軌跡和分離長度
        4.1.2 不同雷諾數(shù)下氣泡運動的模擬軌跡和分離長度
        4.1.3 不同旋流數(shù)下氣泡運動的模擬軌跡和分離長度
    4.2 旋流場中單氣泡的運動實驗
        4.2.1 氣液分離實驗裝置
        4.2.2 實驗拍攝過程
        4.2.3 實驗處理結(jié)果
    4.3 模擬結(jié)果與實驗對比
    4.4 分離模型在氣泡受力變化上的分析和利用
        4.4.1 旋流場中單氣泡受力變化
        4.4.2 旋流場中不同工況對氣泡受力的影響規(guī)律
    4.5 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 論文總結(jié)
    5.2 論文創(chuàng)新點
    5.3 展望
第六章 參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間已發(fā)表或錄用的論文



本文編號：3797951