正弦扰动下蒸汽发生器两相流不稳定性分析

发布时间：2020-10-16 01:27

　　 蒸汽发生器作为核电站一、二回路的枢纽,是一、二回路进行换热的关键设备,在整个核电站中起着至关重要的作用,它的安全运行关系着整个电站系统的安全与否。蒸汽发生器结构和流动换热特性复杂,备受国内外学者的关注。蒸汽发生器传热管的破裂是核电站的高发事故,因此对蒸汽发生器汽液两相流不稳定性的研究对于提高蒸汽发生器的安全性具有重大的价值及实际意义。本文以国外学者H.T.Liu和S.Kakae所进行的实验为参考,建立汽液两相流动换热物理模型,并基于漂移流理论建立数学模型,使用Matlab/Simulink搭建汽液两相流仿真模型,利用此仿真模型进行不同功率、不同质量流量、不同入口温度的稳态仿真。质量流量阶跃降低10%和入口流体温度阶跃降低10%时,对四种不同加热功率的工况进行动态仿真。对于船舶机动性常见的两种升降负荷的工况,用加热功率800W阶跃升高到1000W模拟升负荷,800W阶跃降低到600W模拟降负荷,对升降负荷两种工况动态仿真。应用仿真模型对质量流量、入口温度受到不同幅度扰动引起的汽液两相流不稳定性仿真分析,对不同功率下质量流量、入口温度受到扰动引起的汽液两相流不稳定性仿真,分析两相流不稳定性的特性。通过与稳态热力计算的结果进行对比,发现仿真结果合理可靠,误差在允许的范围内,验证了仿真模型的正确性。稳态仿真得到了沸腾段漂移流模型的一些主要参数,其中分布参数C0、液相倍增因子Φl02、滑速比S三个代表性的参数的稳态仿真结果合理正确。不同幅度扰动质量流量、入口温度时,引起预热段高度、质量含汽率、压力、汽液相流速发生周期性的不稳定性脉动,扰动越大振幅越大,较大扰动时压力发生非正弦的周期性脉动。不同功率下扰动质量流量和入口温度时,引起各参数发生周期性的不稳定性脉动,高功率引起液相流速、压力的振幅较大,低功率引起质量流速、汽相流速、预热段高度振幅较大。综上,基于漂移流数学模型建立的仿真模型,进行稳态、动态特性仿真以及两相流不稳定性的研究,对于研究实际的蒸汽发生器具有很好的参考价值,对于提高实际蒸汽发生器的安全性具有重大的意义。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TL353.13
【部分图文】：

图２．１物理模型??次侧??与二次侧内的流体进行换热，将热量传递给??使二次侧的流体从过冷逐渐加热到沸腾，从??行着复杂的流动传热。根据Ｈ．?Ｔ．?Ｌｉｕ和Ｓ．??向上流动的流体，工质为制冷剂Ｒ］ｌ，实验??，本文用一恒定的热功率模拟，根据流动换??热段，主要是单相流体，将过冷的流体加热??两相流，将饱和流体加热到沸腾，使液相逐??为数学模型的建立提供一定的基础。??

２００６年，孙奇、赵华［７１］等人通过实验给出了不同截面平均空泡率工况下Ｃ；的拟合??值，如表２．５所示；并对垂直上升两相流漂移流模型中多位学者根据Ｃ。计算的空泡份额??值与实验值进行比较分析，对比结果如图２．２和表２．６。??从图２．２和表２．６可以看出，Ｚｕｂｅｒ－Ｆｉｎｄｌａｙ所提出的计算式的计算偏差和其他相比??略大。但是漂移流模型考虑了汽液相间的速度不同和空泡分布的不均匀性，因此相比于??其他计算式更为受到各界学者的青睐。通过比较分析以上的计算式可以得出：??（１）均相流模型．？在漂移流模型里，不考虑两相间的相对滑移，即＝?０，而且Ｃ。＝?１。??＾Ｂａｎｋｏｆｉ１５４１变密度模型：不考虑两相间相对速度。??（３）?—维流模型［７２］：不考虑流动和空泡分布不均匀时，即０：。＝１，且两相流体是弹??状流或者搅拌流。????表２．６空泡份额计算式与实验数据的比较结果???高流速数据比较（Ｇ＞５００ｋｇ＾ｎ２．ｓ）?低流速数据比较（ＣＫ５００ｋｇ／ｍ２－ｓ）??计算式???????计算偏差／％?均方根偏差／％?计算偏差／％?均方根偏差／％??Ｚｕｂｅｒ－Ｆｉｎｄｌａｙ?－＾２?１０７?＋２７．６?２０．５??Ｒｏｕｈａｎｉ?＋１．０?８．８?＋１９．２?２１．０??Ｎａｂｉｚａｄｅｈ?一?１３．８?１４Ａ?＋１１．９?１７．１??ＧＥ－Ｒａｍｐ?－＾２?１０７?－Ｌ２?１１．６??Ｄｉｘ?－０．４－?９＾?＋Ｌ７?１３．３??

图３．２液相密度与压力的拟合曲线
【参考文献】

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本文编号：2842537