弯管热分层及其热波动削弱机理研究

发布时间：2020-04-06 18:45

【摘要】：在核电厂的管道系统中,T型弯管是一种普遍使用的管道结构。T型弯管中经常由于管道内冷热流体的流动混合诱发热分层,从而在管道内引起热波动和热疲劳现象,导致管道因热疲劳而产生裂纹,造成泄漏事故。在世界范围内,由热疲劳引发的核电厂管道体系泄漏事故已多次发生,引起核电领域广泛的重视。 本文通过对弯管内热分层的流动与传热机理进行研究,提出运用防涡器来削弱T型弯管的热分层和热波动,并通过模拟和实验手段验证防涡器的有效性。在数值模拟过程中,运用FLUENT软件,对有／无防涡器下的T型弯管内流体的温度波动过程进行了大涡模拟,获得了弯管无量纲时均温度和无量纲均方根温度信息。在实验过程中,以水为工作介质,在T型弯管实验台上进行有／无防涡器下的热分层实验,利用热电偶温度传感器和数据采集系统获取弯管内各个测点的瞬时温度信息。 通过比对无量纲时均温度和均方根温度的数值结果和实验结果,发现两者具有有较高的吻合度,从而证明了大涡模拟数值方法的可靠性和有效性。研究结果表明：防涡器能较好的削弱T型弯管内热波动。在大涡模拟有效性验证基础上,进一步分析研究了流速、防涡器安装位置、防涡器尺寸及防涡器叶片数对防涡器削弱热波动性能的影响。数值研究结果表明：T型弯管内热分层位置随着热流体流速的增大而下降。增加防涡器叶片的数目、加深防涡器的安装位置以及增加防涡器的长度都有利于防涡器削弱T型弯管内热分层和热波动。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM623

【参考文献】

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本文编号：2616889