摇摆条件下喷淋液滴运动特性研究

发布时间：2021-07-09 08:18

　　喷淋系统是海上浮动平台在发生失水事故或者主蒸汽管道破裂事故时,抑制有限空间内压力快速上升的重要安全设施。本文通过建立摇摆条件下喷淋液滴动力学方程,分析液滴初始直径、初始速度、喷射角度及摇摆参数对液滴在空气环境中的空间分布及运动轨迹的影响。研究表明,摇摆时,液滴离开喷头后沿相对横向位移正负向两侧依次分布,在相对横向位移达到最大前,相同喷射角度时,先离开喷头的液滴达到的相对横向位移大于后离开的液滴。液滴直径越大、初始速度越大、初始喷射角度越小,摇摆条件下液滴相对横向位移的波动幅值越大。在一定范围内适当减小液滴直径、初始速度或增大喷射角度,有利于抑制摇摆运动对液滴运动轨迹的影响。此外,摇摆条件下液滴相对横向位移的波动时间间距与摇摆周期相同,波动幅值对应的时刻与摇摆振幅一致,摇摆振幅越大,相对横向位移的波动幅值越大,但摇摆周期对相对横向位移的波动幅值无明显影响。 

【文章来源】：核安全. 2020,19(06)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

摇摆条件下液滴运动轨迹分析示意图

由本文第一章分析可知，摇摆运动主要影响液滴离开喷头瞬间的初始状态进而影响其运动轨迹，而液滴的初始速度和初始直径是受喷头前管路系统水力特性的影响，实际工程中喷淋系统往往采用喷淋泵驱动喷淋流体，鉴于学者研究中表明，摇摆工况对强迫循环回路中流量和压力无明显影响[18]，因此，摇摆工况主要通过影响液滴喷射角度来影响液滴的动力学特性。以摇摆工况θm=15°、T=8 s为例，8 s时液滴的空间分布和历史运动轨迹如图3所示。图3 摇摆条件下第8 s液滴空间分布

图2 液滴出发时间和角度的对应关系图由图3可知，出发时喷射角度相同的液滴沿着相同的轨迹运动，由于正向摇摆角度的出发时刻早于负向摇摆角度，导致喷射角度相同的正向液滴的运动时间更长，达到的相对横向和垂向位移也越大，因此，液滴分布表现出相对横向位移的波动峰值随时间推移逐渐增大，直到液滴的横向速度消失时达到最大。

【参考文献】：
期刊论文
[1]喷淋液滴在空气环境下的运动特性[J]. 闫超星,张翼,刘成洋,张鹏飞.  原子能科学技术. 2020(01)
[2]摇摆运动对过冷沸腾传热特性影响的机理分析[J]. 郑福明,王畅.  中国舰船研究. 2015(01)
[3]喷淋塔液滴粒径分布及比表面积的实验研究[J]. 祝杰,吴振元,叶世超,刘振华,杨云峰,白洁.  化工学报. 2014(12)
[4]倾斜、摇摆对矩形通道内泡状流局部界面参数分布的影响[J]. 闫超星,阎昌琪,孙立成,幸奠川,王洋.  核动力工程. 2014(05)
[5]喷淋塔内液滴运动及分布特性的研究[J]. 祝杰,吴振元,叶世超,白洁,关晓琼,王巧,武浩宇.  化工与医药工程. 2014(02)
[6]周期性力场作用下气泡径向附加力分析[J]. 闫超星,阎昌琪,孙立成.  原子能科学技术. 2013(12)
[7]稳压器雾化液滴动力和传热特性数值分析[J]. 邓丰,何劲松,黄燕,李焕鸣.  核动力工程. 2013(S1)
[8]核动力装置一回路冷却剂受海洋条件影响的数学模型[J]. 高璞珍,庞凤阁,王兆祥.  哈尔滨工程大学学报. 1997(01)

博士论文
[1]周期力场作用下矩形通道内流动与传热特性研究[D]. 王畅.哈尔滨工程大学 2013



本文编号：3273386