光纤探头测量管外沸腾两相流空泡率和流型的研究

为了测量核蒸汽发生器模拟体的汽液两相流空泡率和流型,采用国产两相流空泡率光纤探头于小型氟利昂两相流台架。光纤探头信     

受热管内空泡率空间分布与流型的关系

介绍了运用RBI双探头光学探针,在加热上升管内对蒸汽-水两相流空泡率径向分布测量的情况,同时对不同实验工况下两相流流型进行了识别。根据实验结果,总结出加热上升管内空泡率径向分布与流型的关系。     

中压沸腾工况相径向分布实验研究

采用高温高压单探头光学探针．在中压沸腾工况下进行了局部空泡率与汽泡频率径向分布特性实验研究,并根据探针信号对两相流流型进行了识别,分析了中压沸腾工况下空泡率径向分布与流型的关系。研究结果表明：随热平衡含汽率增加,整个直径方向上空泡率分布从近U形向鞍形和弧形发展;汽泡频率则以近U形分布为主;泡状流工况下,空泡率呈U形或近壁区显著高于中心区的鞍形分布,弹状流工况下,中心区空泡率略低于近壁区。整个直径上空泡率呈弧形分布。     

双探头光学探针识别受热工况两相流流型的基本方法研究

由于流型识别手段受到限制．目前常用的流型图以及流型转变判据．都是在绝热工况下根据实验得到的；关于受热工况两相流流型还没有足够的实验数据。光学探针的运用为受热工况两相流流型的研究提供了有力的测量手段。本文对双探头光学探针4种流型识别的基本方法进行了研究，包括探针原始电平信号概率密度函数(PDF)分析识别流型、信号时序波形识别流型、空间波形识别流型以及汽泡尺寸PDF分析识别流型。研究结果表明，汽泡贯穿弦长PDF分析可得出满意的流型识别结果。     

两相自然循环系统的静态分岔特性机理分析

基于分岔理论及其DERPAR数值方法及均相模型,计算出两相自然循环系统的静态分岔解图,进一步得到不同压力下质量含汽率和空泡份额随加热功率的变化曲线图;深入讨论了流型转变对两相自然循环流动不稳定性的影响;分析了系统压力、含汽率、汽液两相密度差引起的不稳定性的机理;并比较了不同系统压力、欠热度、阻力、几何构型等参数对质量含汽率和空泡份额的影响。强调指出两相自然循环系统的静态分岔现象主要是由于汽液两相密度差引起的。随着压力的升高,汽液两相密度差异减小,有利于系统的稳定性。     

矩形窄缝通道内水沸腾流型理论研究

对矩形窄缝通道(1×20mm,2×20mm)中水沸腾的汽液两相流动流型转化准则进行了研究。根据实验结果,水平矩形窄缝加热通道中流型可以分为泡状流、间歇弹状流、搅拌流、环状流和汽液分离流。运用分相流模型对矩形窄缝通道中水沸腾的汽液两相流动流型进行了理论分析,得出了相应的流型转换准则,并与实验数据进行了初步比较,符合较好。     

低质量流速绝热管内截面平均空泡率实验研究

汽液两相流空泡率实验与计算方法研究对于反应堆自然循环及事故分析具有重要意义,然而现有研究主要以高质量流速工况为主,已有的空泡率公式预测结果在低质量流速条件下也存在较大差异。为此,本文以单探头光学探针为主要测量手段,进行了低质量流速绝热工况空泡率实验研究,截面平均空泡率根据探针测量得出的局部空泡率在流道截面上积分计算得出。实验数据与已有空泡率计算公式进行了比较,表明低质量流速工况下多数公式预测结果偏高,而Chexal et al．、GE—Ramp以及Dix公式可得出非常满意的预测结果。综合Vijayan的研究结果,本文建议低质量流速空泡率计算中采用Chexal et al．的公式。     

摇摆对气-液两相流流型及空泡份额的影响

对摇摆状态下竖直上升管内气-液两相流的流型及空泡份额变化进行了实验和理论研究.研究发现,摇摆使两相流的流型发生改变,使泡状流提前转变为弹状流,使搅混流的区域加宽.实验还发现,在弹状流型区摇摆状态下两相流的空泡份额小于非摇摆状态下的空泡份额.通过对两相流滑速比的分析并应用分相流的动量方程,合理解释了产生这种结果的原因.     

汽—液两相流体管网网络仿真计算

单相流动特性、汽－液两相流压降及空泡率变化的模型不能直接给出复杂管网的特性。应用流体网络理论及数学仿真技术对两相流管网进行综合模拟和仿真计算。从仿真结果可以看出，两相流管网中的流阻分布是非线形的。     

基于奇异值分解和最小二乘支持向量机的气-液两相流流型识别方法

针对气-液两相流压差波动信号的非平稳特征和BP神经网络学习算法收敛速度慢、易陷入局部极小值等问题,提出了一种基于奇异值分解和最小二乘支持向量机（LS-SVM）的流型识别方法。该方法首先采用经验模态分解将气-液两相流压差波动信号分解为多个平稳的固有模态函数之和,并形成初始特征向量矩阵;对初始特征向量矩阵进行奇异值分解,得到矩阵的奇异值,将其作为流型的特征向量,根据LS—SVM分类器的输出结果来识别流型。对水平管内空气-水两相流4种典型流型进行识别,结果表明,与神经网络相比,该方法具有更高的识别率和识别速度。     

基于非监督机器学习方法的竖直环形流道流动沸腾流型研究

研究流动沸腾两相流动形态对封闭反应堆安全分析程序关键本构模型具有重要意义。本文基于非监督机器学习流型识别方法，提出将两相流物理知识融入数据驱动的机器学习模型，并构建输入特征的挑选原则：(1)机器学习在输入特征中捕捉到的应为流型相关信息；(2)机器学习的聚类准则应包络该流型下输入特征的所有可能性。依据挑选原则分析电导探针信号生成的汽泡分布特征，确定汽泡弦长累积分布函数数据可用于非监督机器学习流型判断。依据流型识别结果，获得了竖直环形流道内流动沸腾的二维局部流型特性，发现高位局部流型出现在流道中心位置并偏向内加热壁面；并判别了流道截面的全局流型，结果表明流动沸腾泡状流至弹状流的流型转变出现在空泡份额约为0.14位置。     

用γ射线法测定低压低流速汽-液两相流空泡份额的试验研究

本文叙述了低压低流速下用快响应的γ射线密度计沿着环形试验流道轴向测量汽-液两相流空泡份额的试验研究。由实验结果得到了泡状流、团状流的空泡份额关系式以及汽泡脱离壁面的过热度关系式。实验的参数范围是:p=0.16—0.19MPa、试验段入口冷却剂温度和流速,T_λ=27—73.5℃,V_0=0.05—0.5m/s、热流密度q=0.1—0.86MW/m~2。实验数据系用计算机采集、贮存和处理,并对典型的流动状态录了相。     

卧式螺旋管内气液两相含气率的试验与理论研究

本文从试验和理论两方面详细地研究了卧式螺旋管内气液两相流截面含汽率的分布与变化规律。在水/空气两相流回路中系统地研究了卧式螺旋管内气液两相全管圈平均截面含汽率随螺旋直径的变化规律;测量了局部截面含汽率沿螺旋径向的分布和平均截面含气率沿螺旋周向的变化规律;依据实验测量结果,木文使用文献[3]中提出的特别适用于弯曲通道的单流体双区域坐标摄动修正变密度模型进行了计算,推出了含汽率特性及相分布、相速度分布的预报公式,同时给出了适合于工程实用的全管圈平均截面含汽率简便计算公式。试验结果与理论公式具有良好的一致性。     

垂直上升矩形流道内气液两相流流型图的数值模拟

两相流流型在分析换热、流动不稳定性以及临界热流密度方面具有基础性作用.本文基于VOF(Volume of Fluid)多相流模型,对垂直上升矩形流道内气液两相流动进行数值模拟,表观气速0.1～110 m/s,表观液速0.1～3.2 m/s.得到了流道内气液两相流的主要流型:泡状流、弹状流、搅混流和环状流,分析了流道内截面含气率分布与流型的对应关系,以及截面含气率与气液两相流容积含气率的关系;分析了各种流型下的压降分布特性,并绘制了基于气液表观动能通量的不同流量下气液两相流的流型图,直观的表示出各种流型的分布区域及各流型间的流型转换边界,与已发表文献的实验结果对比符合较好.     

汽-液两相流激波研究

汽-液两相流激波是汽水引射式增压换热器增压的主要原因,然而鲜见相关研究.本文通过建立数学模型分析计算,对汽-液两相流动的正激波进行了研究,并与理想气体激波进行比较分析.在两相激波后汽相接近完全凝结,激波前马赫数与空泡率对激波有较大影响.与理想气体激波比较发现,两相流激波前后压力和马赫数的变化趋势与理想气体激波是一致的.可用能分析证明,激波过程是一个不可逆过程,激波后的熵增加,可用能减少,遵守热力学第二定律.     

双探针两相流测量机理的数值模拟

基于流体体积函数(VOF)模型,通过用户自定义标量方程(UDS),建立电导探针测量气-液两相流参数的基本模型。采用所建立的模型对垂直圆管气-液两相流双探头电导探针测量过程进行模拟,得到气泡流动过程中探针外部空间的电场分布。模拟结果显示:气泡通过探针时会引起的电流电压的巨大变化;电流电压分布不受噪声信号、气泡形状变化以及电流电压信号响应滞后的影响。通过模拟得到,当气泡经过探针时会产生电流和电压的近方波信号,该结果能真实反映探针测量气-液两相流的基本过程。     

基于WMS的无旋和螺旋气液两相流流型及空泡份额实验研究

为探究气液两相流流型从无旋状态转变为螺旋状态前后的流型特征及空泡份额时空分布特性,基于高速摄影仪和自主开发的丝网传感器（WMS）测量技术,对内径为30 mm的水平管内起旋装置作用下空气-水两相流的相态时空演变特性进行了可视化实验研究。结果表明,在起旋器诱导的离心力作用下,流场内存在明显的气泡聚并行为和液滴沉积现象,其中,泡状流将转变为螺旋气柱流,塞状流转变为螺旋间歇流,弹状流转变为螺旋环状流,环状流转变为螺旋丝带流;相比于弹状流和环状流,泡状流和塞状流的截面平均空泡份额在起旋器出口波动幅值明显减弱,但离心力场并未明显改变各流型从无旋状态转变为螺旋状态前后的截面平均空泡份额。      

基于激光诱导荧光法的空泡份额测量

激光诱导荧光技术作为可视化实验领域中的新技术,在核反应堆热工水力研究中得到了越来越广泛的运用。将激光诱导荧光技术应用于气液两相流空泡份额的测量中,介绍了激光诱导荧光法测量空泡份额的原理,描述了激光诱导荧光法测量空泡份额的具体实施方法,说明了图像数据的处理方法,并将该测量空泡份额方法用于气液两相流实验测量研究,在不同工况下进行了竖直通道内两相流空泡份额测量实验。实验结果表明,利用激光诱导荧光技术测得的空泡份额与理论预测结果符合较好。运用该方法能对流场内的空泡份额分布进行连续测量,且不会对流场造成干扰。     

横掠水平管束间气-液两相流流型对流致振动激励的影响

在气-液两相流现有的Taitel流型图和Ulbrich&Mewes流型图的基础上,通过分析试验数据提出一种新的流型图,根据该流型图将垂直向上横掠水平管束的气-液两相流分为3种流型:泡状流、搅拌-泡状流和间歇流,给出这3种流型下的两相流作用在管束上的激励力的时间历程、功率谱密度曲线和功率谱密度峰值对应的Strouhal数...     

压差波动特性识别流型研究

提出了一种基于小波分析的气液两相流流型模糊识别的新方法。该方法以加热段管程压降ΔP的波动信号作为测试信号,进行基于三阶的Daubechies小波二尺度分解,根据所得的二尺度细节系数的均方值确定了流型的识别方法。研究结果表明,这种识别方法能有效地实现气液两相流中泡状流、弹状流的识别。