滞止支管内湍流渗透现象研究
发布时间：2021-03-02 05:18
核电厂中的主管道上连接着数量众多的支管,当主管道内流过高温流体时会在支管内产生湍流渗透现象。由于这一现象涉及到的影响因素众多,并且支管内的流动十分复杂,目前,关于湍流渗透的形成机理研究者们并没有一个通用的解释。本文主要通过构建滞止支管内湍流渗透可视化实验台进行实验研究,分别对支管管径、支管布置方式、主管流体流速、主支管流体是否存在温差等影响湍流渗透长度的因素进行研究。并且通过对选定的实验工况进行数值模拟计算,来解释湍流渗透现象中由螺旋流导致的温度波动机理。当主支管间不存在温差时,拟合得到在主管为矩形截面通道条件下湍流渗透长度和雷诺数Re的实验关联式,并与现有研究进行对比。当主支管间存在温差时,温差会阻碍湍流渗透现象,且温差越大,湍流渗透长度降低越多。引入主支管流体的运动粘度比vm/vb来在实验关联式中表征温差对湍流渗透长度的影响。实验结果表明将主支管沿流向夹角由90°改为45°并没有明显改变湍流渗透长度。当主管换成圆管时,实验结果表明主支管管径比为4.5时的湍流渗透长度已与主管为矩形截面通道没有差别。支管水平布置和竖直向上布置的情况支管内的湍流渗透现象均与支管竖直向下布置不同。对于主支...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－３通过可视化实验观察到的流型??对于直支管，无论是无温差实验还是有温差实验，湍流滲透长度均随着主管??
第２章实验系统及数据处理??第２章实验系统及数据处理??滞止支管内的湍流渗透实验是研究湍流渗透现象的主要手段之一？。通过滞止??支管内的湍流渗透实验能够直观的观察和分析不同工况下各影响因素包括支管??管径、主管流体流速、主支管流体是否存在温差以及支管是否带有弯头等因素对??湍流渗透现象产生的影响。目前针对湍流渗透现象的可视化实验研宄是有限的，??较少考虑到不同因素对湍流渗透长度的影响。本章设计搭建了滞止支管内的湍流??渗透可视化实验台，改变不同条件进行实验。获得的实验数据用于后续深入分析。??２．１实验系统??滞止支管内的湍流渗透可视化实验系统简化流程图和实验段现场图分别如??图２－１、图２－２所示。???（３３???蒸汽加热ｆｆ进?????水箱?＾￣￣??—？—?￣??￣??Ｄ９３?Ｍ?）??注水口??泵??？度计?一一Ｃ？￣——Ｉ???液位９？空＿?—￣｜臓??样污口＾＂｜?｜??￥压力计??Ｐｑｊ?１?浓?ｒａ．?１４．??染?＆?剂灌注口?二＾—??￣ｔ８！＞￣Ｘ￣Ｃａ｝＊Ｈ?＾?＾?Ｊ—Ａｇｙ－?ｊ?■＊??ＣＭ?ｒａ???Ｉ?；—１１??多众染色剂样出口丨?｜?ＦＬＵＫＥ?ｊ??数锯采集设备＾￣??—＇?１?〇?计ｔｒ机??ａ逨拟像机扪掇??图２－１滞止支管内湍流渗透现象可视化实验系统简化流程图??１３??
图２－２滞止支管内湍流渗透现象可视化实验系统实验段现场图??实验系统由实验段主体、供水系统、实验测量仪表系统、阀门等控制系统以??及数据采集系统等组成。实验开始后，通过泵来提供驱动力供水在实验管路里循??环流动，通过阀门的控制和泵的输出功率控制来实现主管路流体速度的调节。主??管流体流经实验段产生湍流渗透现象，并且预先在支管内灌注了包含染色剂的滞??止流体，用以显示湍流渗透的长度。当需要提高主管内流体温度时，可对水箱内??的水进行加热。对每个湍流渗透实验工况进行可视化拍摄，并且采集整个实验过??程中各工况的实验数据，包括流速、温度等，用来进一步分析。??２．?１．?１实验段主体??实验段主体（图２－２）由亚克力材料制成，方便可视化。根据实验选定的工??况的不同，实验段分为两个系列（系列１／系列２），系列１共１组管，系列２共??３组管。系列１主／支管均为圆管，主管内径Ｚ）?＝?４５?ｍｍ，支管内径１０?ｍｍ；??第二系列主管矩形截面通道，支管为圆管，每组之间的支管内径不同，主管截面??均为宽ａ?＝?８０?ｍｍ，高６＝?１０?ｍｍ的窄矩形通道。另外对于某些特殊工况其实验??段包含主支管夹角９０°／４５°两种结构。两个系列对应的支管内径尺寸见表２－１。每??组都包含有Ａ、Ｂ、Ｃ段以及弯头段共四段。??系列１的实验段Ａ如图２－３所示，为突出实验段各结构，实验段各部分比例??１４??
本文编号：3058683
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－３通过可视化实验观察到的流型??对于直支管，无论是无温差实验还是有温差实验，湍流滲透长度均随着主管??
第２章实验系统及数据处理??第２章实验系统及数据处理??滞止支管内的湍流渗透实验是研究湍流渗透现象的主要手段之一？。通过滞止??支管内的湍流渗透实验能够直观的观察和分析不同工况下各影响因素包括支管??管径、主管流体流速、主支管流体是否存在温差以及支管是否带有弯头等因素对??湍流渗透现象产生的影响。目前针对湍流渗透现象的可视化实验研宄是有限的，??较少考虑到不同因素对湍流渗透长度的影响。本章设计搭建了滞止支管内的湍流??渗透可视化实验台，改变不同条件进行实验。获得的实验数据用于后续深入分析。??２．１实验系统??滞止支管内的湍流渗透可视化实验系统简化流程图和实验段现场图分别如??图２－１、图２－２所示。???（３３???蒸汽加热ｆｆ进?????水箱?＾￣￣??—？—?￣??￣??Ｄ９３?Ｍ?）??注水口??泵??？度计?一一Ｃ？￣——Ｉ???液位９？空＿?—￣｜臓??样污口＾＂｜?｜??￥压力计??Ｐｑｊ?１?浓?ｒａ．?１４．??染?＆?剂灌注口?二＾—??￣ｔ８！＞￣Ｘ￣Ｃａ｝＊Ｈ?＾?＾?Ｊ—Ａｇｙ－?ｊ?■＊??ＣＭ?ｒａ???Ｉ?；—１１??多众染色剂样出口丨?｜?ＦＬＵＫＥ?ｊ??数锯采集设备＾￣??—＇?１?〇?计ｔｒ机??ａ逨拟像机扪掇??图２－１滞止支管内湍流渗透现象可视化实验系统简化流程图??１３??
图２－２滞止支管内湍流渗透现象可视化实验系统实验段现场图??实验系统由实验段主体、供水系统、实验测量仪表系统、阀门等控制系统以??及数据采集系统等组成。实验开始后，通过泵来提供驱动力供水在实验管路里循??环流动，通过阀门的控制和泵的输出功率控制来实现主管路流体速度的调节。主??管流体流经实验段产生湍流渗透现象，并且预先在支管内灌注了包含染色剂的滞??止流体，用以显示湍流渗透的长度。当需要提高主管内流体温度时，可对水箱内??的水进行加热。对每个湍流渗透实验工况进行可视化拍摄，并且采集整个实验过??程中各工况的实验数据，包括流速、温度等，用来进一步分析。??２．?１．?１实验段主体??实验段主体（图２－２）由亚克力材料制成，方便可视化。根据实验选定的工??况的不同，实验段分为两个系列（系列１／系列２），系列１共１组管，系列２共??３组管。系列１主／支管均为圆管，主管内径Ｚ）?＝?４５?ｍｍ，支管内径１０?ｍｍ；??第二系列主管矩形截面通道，支管为圆管，每组之间的支管内径不同，主管截面??均为宽ａ?＝?８０?ｍｍ，高６＝?１０?ｍｍ的窄矩形通道。另外对于某些特殊工况其实验??段包含主支管夹角９０°／４５°两种结构。两个系列对应的支管内径尺寸见表２－１。每??组都包含有Ａ、Ｂ、Ｃ段以及弯头段共四段。??系列１的实验段Ａ如图２－３所示，为突出实验段各结构，实验段各部分比例??１４??
本文编号：3058683
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