基于激光诊断技术的棒束内温度分布特性研究

发布时间：2023-05-07 19:07

　　燃料组件的热工水力特性对核反应堆安全运行起着重要作用。压水堆燃料组件内定位格架能增强子通道内流动交混,提高换热特性。因此本文采用激光诱导荧光(LIF)技术对棒束通道内流体的温度分布特性进行了实验研究,并开展了相应的理论分析,以期优化定位格架的设计,提高反应堆的安全性与经济性。为了满足可视化实验要求,设计搭建了棒束通道内温度场测量实验系统,棒束通道基于真实的燃料组件尺寸来设计加工,其中为了满足折射率匹配要求,加热棒选取不锈钢棒,非加热棒选取FEP材料。实验中激光器、高速摄影仪均通过三维升降台来实现精确定位,保证激光平面的构建及实验图像的采集。由于实验图像在视角、尺寸大小上均存在偏差,因此需要进行图像后处理。通过选取特征值,完成图像的空间变换,实现原始图像的空间匹配,提出了点对点的标定方法,对定位格架下游不同截面和高度处温度场进行重构。采用光谱仪获得了两种染色剂(罗丹明B和Fl27)的光谱特性,分析了其稳定性和温度敏感性,获得了两种染色剂荧光强度随温度变化规律及平均温度敏感性,并确立了实验中所需的染色剂浓度,为保证足够的激发光强和防止光漂白,激光功率密度范围确定为6800 W/m^...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 研究现状
        1.2.1 棒束通道温度场及换热特性研究现状
        1.2.2 测温技术的研究现状
        1.2.3 LIF技术在温度测量方面研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 实验系统与实验方法
    2.1 实验系统
        2.1.1 流动回路
        2.1.2 实验台架
        2.1.3 光路与成像系统
    2.2 实验方法及注意事项
        2.2.1 实验内容
        2.2.2 实验方法
        2.2.3 注意事项
    2.3 不确定度分析
    2.4 本章小结
第3章 染色剂验证与图像处理方法
    3.1 染色剂特性分析
        3.1.1 RhB光谱特性分析
        3.1.2 Fl27光谱特性分析
        3.1.3 混合溶液光谱特性分析
    3.2 图像匹配
        3.2.1 图像配准的基本原理
        3.2.2 特征值选取
        3.2.3 空间变换
        3.2.4 匹配过程
    3.3 温度场重构
    3.4 本章小结
第4章 棒束通道温度分布特性实验研究
    4.1 标定曲线
    4.2 单根棒加热时温度分布
        4.2.1 单根棒加热时实验工况
        4.2.2 不同加热棒位置处温度云图
    4.3 单排加热时温度分布
        4.3.1 单排加热时实验工况
        4.3.2 单排加热时温度云图
        4.3.3 流量和热流密度对温度分布的影响
    4.4 脉动流下温度云图
    4.5 本章小结
第5章 棒束通道交混特性研究
    5.1 棒束通道内交混特性分析
        5.1.1 温差变化特性
        5.1.2 温度分布不均匀性
    5.2 温度波动分析
        5.2.1 单棒加热时温度波动
        5.2.2 单排加热时温度波动
    5.3 冷热交混分布特性
        5.3.1 冷热交混实验图像
        5.3.2 冷热交混时温度分布云图
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢



本文编号：3811161