低熔点熔融金属液滴/液柱与水作用动力学特性研究

发布时间：2023-03-28 18:53

　　随着现代工业的高度发展,对冶金行业和核能产业的需求出现前所未有的快速增加,然而在金属熔炼和核反应堆运行过程中,可能会发生高温熔融物和冷却剂的非正常直接接触,从而导致强烈的蒸汽爆炸。由于高温熔融物和冷却剂之间的相互作用是一个复杂的多相流过程,尤其是蒸汽爆炸现象,其作用机理至今仍缺乏清楚的认识,尚无法准确地进行事故预防和安全评估。为了深入了解这类冷热流体之间相互作用的机理和揭示蒸汽爆炸的发展过程,本文自主设计研制了一套低熔点熔融金属和冷却水直接接触的实验系统,借助高速摄像技术对锡和铝两种金属开展了液滴/液柱与冷却水直接接触的可视化实验研究,并通过瞬态压力测量系统对蒸汽爆炸产生的压力波进行分析,进而对相互作用的机理进行了探讨。本文的主要研究工作如下:开展了熔融锡液滴与冷却水相互作用的实验研究。首先,在实验中发现了四种典型的实验现象(无碎化、片状展开、片状碎化、颗粒状碎化)。其次,对作用过程现象和作用产物进行分类统计,发现锡液温度的升高会促进液滴产生蒸汽爆炸,从而以颗粒状的形式碎化,而下落速度的增加会促进液滴以片状的形式碎化。最后,基于锡液温度和下落速度对相互作用的影响规律,提出了Kelvin...

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 熔融金属液滴与冷却剂相互作用实验研究
        1.2.2 熔融金属液柱与冷却剂相互作用实验研究
        1.2.3 熔融金属与冷却剂相互作用碎化机理
    1.3 本文的研究内容及意义
第二章 实验装置与实验方案介绍
    2.1 实验装置介绍
        2.1.1 实验装置系统设计
        2.1.2 高速摄像系统
        2.1.3 瞬态压力测量系统
    2.2 实验方案设计
        2.2.1 锡液滴与冷却水相互作用
        2.2.2 锡液柱与冷却水相互作用
        2.2.3 铝液滴与冷却水相互作用
        2.2.4 铝液柱与冷却水相互作用
    2.3 本章小结
第三章 锡液滴与水作用动力学特性研究
    3.1 实验参数测量与计算
    3.2 典型实验现象
    3.3 锡液滴与水作用的规律分析
    3.4 锡液滴与水作用的机理分析
    3.5 本章小结
第四章 锡液柱与水作用动力学特性研究
    4.1 锡液柱的温度对相互作用的影响
    4.2 锡液柱的下落高度对相互作用的影响
    4.3 锡液柱的直径对相互作用的影响
    4.4 气体环境对相互作用的影响
    4.5 本章小结
第五章 熔融铝液与水作用动力学特性研究
    5.1 铝液滴与水作用实验研究
    5.2 铝液柱与水作用实验研究
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 创新点
    6.3 工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况



本文编号：3773085