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水平矩形通道内两相脉动流阻力特性研究
| 论文题名： | 水平矩形通道内两相脉动流阻力特性研究 |
| 关键词： | 核动力船舶;矩形通道;气液两相;脉动流;阻力特性 |
| 摘要： | 两相流量脉动现象广泛存在于工业生产过程中,如锅炉管道中阀门的开关和泵的启停等,受海洋条件影响的核动力船舶也同样会出现流量脉动的现象,再加之矩形通道将得到越来越广泛的应用,因此本论文针对矩形通道内两相脉动流的阻力特性进行了实验研究。 实验分为稳态部分和脉动部分,以去离子水和氮气为工质,在水平矩形通道内,研究了脉动条件对水平矩形通道内两相流空泡份额、流型和阻力特性的影响。其中实验段的材料为透明有机玻璃,通道截面尺寸为W×H=40mm×3mm,实验参数分别为:系统压力0.1MPa;温度14~20℃;气流量0.01~0.45kg/h;水流量0.034~0.92m3/h;水流量脉动周期10.9~20.3s;水流量脉动振幅0.06~0.28m3/h。 对于瞬时空泡份额的研究,本实验中采用了图像分析和数据处理相结合的方法,通过对实验录像的分析,研究了脉动条件对其产生的影响。研究发现:对于脉动条件下矩形通道内的空泡份额,在液相质量流速一定的条件下,当容积含气率β减少时,平均空泡份额α也随之减少;在同一气流量条件下,空泡份额总体上随相对振幅的增加而增加,但在相对振幅为27％左右时出现了突然下降的现象。 本文对于矩形通道内两相脉动流流型的研究主要采用了观察法,研究结果表明:由于本实验中所使用的是矩形实验段,通道尺寸较扁,对两相流动具有很强的束缚作用,导致其内的流型并不丰富,再加上受实验条件所限,在实验中仅观察到三种流型:泡状流、弹状流和搅混流;在非稳态实验中,受脉动条件的影响,流型在波峰和波谷处发生了变化。 本实验中研究了稳态条件和脉动条件下矩形通道内的两相阻力特性,并对两种条件下的实验结果进行了对比分析。文中主要研究了脉动周期、脉动振幅以及气、液相平均流量这四个参量对矩形通道内阻力特性的影响,通过研究发现:在稳态条件下,两相压降梯度随着液相流速和气相流速的增加而增加,且气相流速的变化对两相压降的影响要小于液相;在脉动条件下,平均压降梯度随着气相流速和平均液相流速的增加而增加,但随着相对振幅的变化并不明显,且没有明显的规律性,即脉动振幅的变化对压降梯度的影响很小。 |
| 作者： | 田竞达 |
| 专业： | 核能科学与工程 |
| 导师： | 高璞珍 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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