摇摆对矩形通道内流动阻力特性的影响研究

发布时间：2021-09-01 00:36

　　小通道换热技术是实现船舶动力系统换热设备小型化的有效方法之一。不同于陆基核反应堆，船舶核反应堆始终处于运动条件下，其中船身摇摆过程对冷却剂热工水力特性的影响最为复杂。摇摆使冷却剂受惯性力作用，同时引起重力沿流动方向分量改变，从而影响动力装置的运行特性。本文对摇摆条件下矩形小通道内流动阻力特性进行了实验研究和理论分析。实验在常温常压下进行，以空气和去离子水为工质。5个实验段当量直径的范围为2.73⁵.99mm，高宽比为0.033⁰.075。分液相雷诺数和分气相雷诺数的范围分别为200²1000和221⁸310，摇摆周期和摇摆振幅的范围分别为8s²0s和10°³0°。采用调节离心泵转速的方式获得不同驱动压头，以比较摇摆运动对单相强迫循环的不同影响。单相可视化实验及流量波动理论模型表明，开放回路和闭合回路流量波动特性主要影响因素分别为总重位压降和附加压降。单相流量波动幅值随有效驱动压头增加而减小，随波动压降幅值增加而增大，当有效驱动压头大于波动压降幅值的10

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：151 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号表
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 矩形通道内流动阻力研究进展
        1.2.1 单相流动阻力
        1.2.2 两相流动阻力
    1.3 海洋条件下热工水力研究进展
    1.4 本文主要工作
第2章 摇摆条件下单相流摩擦阻力实验
    2.1 实验装置与数据处理
        2.1.1 摇摆台及实验回路
        2.1.2 仪表及误差分析
        2.1.3 测压系统附加压降
    2.2 竖直条件实验结果
    2.3 摇摆条件下压降组成
    2.4 瞬时流量和摩擦压降
    2.5 摇摆条件下平均摩擦阻力
    2.6 摇摆对瞬时摩擦阻力的影响
        2.6.1 摇摆参数的影响
        2.6.2 平均流速的影响
        2.6.3 高宽比的影响
    2.7 单相关系式建立
    2.8 本章小结
第3章 摇摆条件下单相流量波动分析
    3.1 单相流可视化研究
        3.1.1 稳态实验结果
        3.1.2 摇摆实验结果
    3.2 流量波动分析模型
        3.2.1 驱动压头计算
        3.2.2 附加压降计算
        3.2.3 总阻力计算
        3.2.4 方程求解及验证
    3.3 开放回路流量波动分析
        3.3.1 驱动压头的影响
        3.3.2 摇摆参数的影响
        3.3.3 影响因素比较
    3.4 闭合回路流量波动分析
    3.5 闭合回路流量波动实验
        3.5.1 调节阀门开度
        3.5.2 调节泵压头
        3.5.3 泵压头和阀门相结合
        3.5.4 改变摇摆参数
    3.6 本章小结
第4章 摇摆对单相流摩擦阻力的影响机理
    4.1 压降瞬变项及简化
    4.2 速度分布及组成
    4.3 摇摆对壁面切应力的影响
        4.3.1 高驱动压头工况
        4.3.2 零驱动压头工况
        4.3.3 低驱动压头工况
    4.4 摇摆对摩擦阻力的影响
        4.4.1 高驱动压头工况
        4.4.2 低驱动压头工况
    4.5 摇摆对流态转捩的影响
        4.5.1 高驱动压头工况
        4.5.2 低驱动压头工况
    4.6 本章小结
第5章 摇摆条件下两相流摩擦阻力实验
    5.1 实验装置与数据处理
        5.1.1 实验装置简介
        5.1.2 数据处理
    5.2 竖直实验
        5.2.1 摩擦压降分离
        5.2.2 均相流模型评价
        5.2.3 分相流模型评价
        5.2.4 阻力特性分区
    5.3 摇摆条件下压降组成
    5.4 摇摆条件下两相流参数
    5.5 摇摆对平均阻力的影响
    5.6 摇摆对瞬时摩擦阻力的影响
        5.6.1 气液流速的影响
        5.6.2 摇摆参数的影响
    5.7 摇摆条件下摩擦阻力关系式
        5.7.1 现有关系式评价
        5.7.2 新关系式建立
    5.8 本章小结
第6章 摇摆对两相流摩擦阻力的影响机理
    6.1 单相-两相摩擦阻力比较
    6.2 摇摆对两相流型的影响
    6.3 摇摆条件下气泡体积力分析
        6.3.1 平行于流动方向
        6.3.2 垂直于流动方向
    6.4 倾斜条件下两相流动特性
        6.4.1 气相分布
        6.4.2 摩擦阻力特性
    6.5 摇摆条件下两相流动特性
        6.5.1 气相分布
        6.5.2 摩擦阻力特性
    6.6 本章小结
结论及展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]摇摆条件对矩形通道内泡状流摩阻特性影响[J]. 金光远,阎昌琪,孙立成,刘磊.  原子能科学技术. 2012(S1)
[2]摇摆条件下矩形窄缝通道单相等温流动摩擦阻力特性研究[J]. 刘晓钟,黄彦平,马建,黄军.  核动力工程. 2012(S1)
[3]海洋条件下任意管道内附加压降的势函数分析和矢量代数积分方法[J]. 马建,黄彦平,李隆键.  核动力工程. 2012(S1)
[4]倾斜条件下强迫流动的传热特性研究[J]. 杜思佳,张虹.  核动力工程. 2012(03)
[5]摇摆条件下强迫循环流量脉动特性分析[J]. 王畅,高璞珍,谭思超,黄彦平.  核动力工程. 2012(03)
[6]海洋条件对单相强迫流动影响的理论研究[J]. 杜思佳,张虹.  核动力工程. 2009(S1)
[7]横摇条件下九通道系统两相流动不稳定性研究[J]. 张友佳,苏光辉,秋穗正,郭玉君.  原子能科学技术. 2009(10)
[8]矩形微管内摩擦阻力特性的实验研究[J]. 王樱,刁彦华,赵耀华.  工程热物理学报. 2009(05)
[9]采用非能动余热排出系统实验数据对RELAP5程序的评价[J]. 于雷,谢海燕,桂学文,蔡章生.  原子能科学技术. 2008(08)
[10]摇摆状态下水平管中单相水的摩擦阻力实验研究[J]. 张金红,阎昌琪,曹夏昕,孙中宁.  核动力工程. 2008(04)

博士论文
[1]摇摆对竖直管内气液两相流型的影响[D]. 曹夏昕.哈尔滨工程大学 2006

硕士论文
[1]摇摆运动下矩形窄通道内流动沸腾阻力特性研究[D]. 刘传成.哈尔滨工程大学 2012
[2]矩形通道内脉动流流动特性研究[D]. 刘宇生.哈尔滨工程大学 2012
[3]摇摆条件下的自然循环流动不稳定性非线性时序分析[D]. 张文超.哈尔滨工程大学 2011
[4]摇摆对水平管内气液两相流流型影响的研究[D]. 方红宇.哈尔滨工程大学 2008
[5]摇摆对竖直管过冷沸腾气泡脱离点影响的研究[D]. 王成章.哈尔滨工程大学 2008
[6]摇摆状态下阻力特性分析[D]. 刘培邦.哈尔滨工程大学 2008
[7]液压摇摆台控制系统研究[D]. 王令军.哈尔滨工程大学 2008
[8]摇摆对自然循环汽泡脱离点影响的实验研究[D]. 秦胜杰.哈尔滨工程大学 2007



本文编号：3375923