T型管内附加结构对冷热流体混合过程热波动影响及机理研究

发布时间：2021-07-01 16:11

　　在化工、能源、生物等工业生产领域中,T型管道作为流体的联接和混合结构,由于其加工工艺简单、便于布置等优点,被诸多工业广泛应用。在核电管道系统中,不同的操作工况下T型管道要受到不同温度的流体混合过程中温度波动的冲击,从而导致交变热应力。在此长期影响下,便会导致T型管道热疲劳失效,对核电管道系统乃至整个核电站造成严重的安全威胁。迄今为止,全球多个国家出现的由于热疲劳而导致管道疲劳裂纹、阀门泄漏等事故已逾百起。随着我国核电事业的蓬勃发展,由于热波动导致的管道热疲劳失效问题被广泛关注。故探究诱发T型管道热疲劳的热波动机理及其削弱方法的研究,对于核电管道系统的安全评价和设备延寿具有十分重要的科学价值和现实意义。本论文构建了T型管内冷热流体混合流动与传热实验台,以冷热水作为工作介质,开展了无支管结构、支管直管、支管渐扩管、支管渐缩管四种不同支管结构在壁面射流、偏转射流和冲击射流流型工况下的T型管道冷热流体混合流动与传热实验。实验测量了上述工况条件下的温度数据,并辅于色剂示踪冷热流体混合过程。实验结果表明：支管渐缩管结构对于减小混合过程中的壁面热波动具有显著作用。基于实验工况,通过Fluent软件对... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 研究进展
        1.2.1 T型管内流体混合实验研究
        1.2.2 T型管内流体混合数值模拟研究
        1.2.3 T型管内流体混合过程的影响因素研究
        1.2.4 T型管内流体混合过程热波动及削弱研究
    1.3 本文主要研究内容
第二章 T型管道混合过程数学模型与数值方法
    2.1 物理模型
    2.2 数学模型
        2.2.1 控制方程
        2.2.2 边界条件和初始条件
        2.2.3 数值模拟方案
    2.3 本章小结
第三章 T型管内附加结构对冷热流体混合过程影响的实验研究
    3.1 实验目的
    3.2 实验流程及实验装置
        3.2.1 实验测试段
        3.2.2 数据采集系统组成
    3.3 实验操作流程
    3.4 本章小结
第四章 T型管内附加结构对冷热流体混合过程影响的实验结果及分析
    4.1 实验工况
    4.2 实验结果
        4.2.1 壁面射流工况
        4.2.2 偏转射流工况
        4.2.3 冲击射流工况
    4.3 本章小结
第五章 T型管内附加结构对冷热流体混合过程的大涡模拟结果验证及数值分析
    5.1 数值计算结果与实验结果对比
        5.1.1 壁面射流工况
        5.1.2 偏转射流工况
        5.1.3 冲击射流工况
    5.2 数值计算结果分析
        5.2.1 壁面射流工况
        5.2.2 偏转射流工况
        5.2.3 冲击射流工况
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]集输管道T型管内冲刷腐蚀数值模拟[J]. 赵燕辉,张涛,张义贵,曲虎,张鹏虎.  当代化工. 2014(11)
[2]套筒参数对T型管节点受力特征的影响研究[J]. 刘芸,周翾,毛成超.  中国海洋大学学报(自然科学版). 2014(09)
[3]T型管轴压胀形的数值模拟研究[J]. 刘胜杰,张彦敏.  热加工工艺. 2014(01)
[4]上游带弯头的T型管内混合流动数值模拟的湍流模型评价[J]. 单祖华,赵云淦,蒲勇,孙浩,时维立,李向宾.  原子能科学技术. 2013(10)
[5]填充烧结铜球的T型管中流体混合的大涡模拟[J]. 王永伟,卢涛,姜培学,成鹏飞,王奎升.  应用数学和力学. 2012(07)
[6]主支管动量比对T型管道流体混合过程影响[J]. 卢涛,刘素梅.  热科学与技术. 2012(01)
[7]核电厂管道热疲劳机理与防治[J]. 谭璞,李剑波.  核安全. 2011(04)
[8]浮升力对T型管道内冷热流体混合过程热波动的影响[J]. 卢涛,朱兴国.  热科学与技术. 2011(04)
[9]多孔介质对冷热流体横向射流混合过程热波动的影响[J]. 卢涛,王永伟,王奎升.  热科学与技术. 2011(03)
[10]T型管接头的流固耦合及热应力分析[J]. 刘涛,李凤婷,景雪辉.  机床与液压. 2010(03)

硕士论文
[1]T型三通和圆弧型三通流场的试验研究及数值模拟[D]. 孙鑫.新疆农业大学 2009



本文编号：3259453