搖擺對棒束通道內(nèi)流動阻力特性的影響研究.pdf

1、棒狀燃料元件廣泛存在于壓水堆、沸水堆和超臨界水冷堆。不同于陸基核反應(yīng)堆，采用核動力推進的船舶在海浪和海流的作用下如果產(chǎn)生搖擺，會對流體的特性產(chǎn)生顯著影響，從而影響動力裝置的運行特性。
　　本文通過實驗研究、數(shù)值模擬及理論分析，開展了搖擺條件下3×3棒束通道內(nèi)流動阻力特性研究。實驗回路為開放回路，采用強制循環(huán)方式，以空氣和去離子水為工質(zhì)，實驗在常溫常壓下進行。分液相雷諾數(shù)和分氣相雷諾數(shù)的范圍分別為1563～19590和8～2166，

2、搖擺周期和搖擺振幅的范圍分別為8s～16s和5°～15°。
　　開展了單相水流動阻力特性實驗研究，確認(rèn)強制循環(huán)條件下流量是否發(fā)生周期性波動，探究了搖擺參數(shù)、旁通閥門及實驗段入口閥門開度對流量波動特性的影響。在此基礎(chǔ)上，考察了液相流速、搖擺參數(shù)及通道尺寸對棒束摩擦阻力及定位格架局部阻力的影響，考慮上述影響因素建立了搖擺條件下棒束通道內(nèi)單相摩擦阻力計算關(guān)系式。此外，借助FLUENT軟件對搖擺運動影響摩擦阻力的機理進行解釋。
　　

3、基于壓降法獲得了靜水條件下空泡份額及氣相上升速度，采用已有關(guān)系式對豎直條件下空泡份額進行評價。探究了搖擺條件下入口壓力、閥門開度、搖擺振幅及搖擺周期對氣相流量波動特性的影響。重點關(guān)注了搖擺條件下時均和瞬時空泡份額及氣相上升速度?？紤]氣相流量、搖擺參數(shù)及通道尺寸的影響規(guī)律，獲得了搖擺條件下液相靜止時瞬時空泡份額及氣相上升速度的計算關(guān)系式。
　　基于豎直兩相流動阻力實驗數(shù)據(jù)對均相流模型和分相流模型進行評價。關(guān)注了搖擺條件下氣液相流量的

4、波動特性，搖擺運動對時均摩擦阻力和局部阻力無明顯影響，氣液相流量、搖擺參數(shù)及通道尺寸是影響搖擺條件下兩相流動阻力特性的重要因素。考慮上述因素的影響，采用量綱分析方法獲得了搖擺條件下兩相流動阻力的計算關(guān)系式，解決了動態(tài)條件下棒束通道內(nèi)兩相瞬時阻力的計算問題。
　　系統(tǒng)地構(gòu)建了搖擺條件下氣泡體積力的受力模型，將體積力沿垂直于流動方向和平行于流動方向進行分解討論。對比傾斜和搖擺條件下氣相橫向分布特性，指出搖擺引入附加體積力的作用效果。獲