搖擺條件下棒束通道內(nèi)流動阻力特性研究.pdf

1、棒束型通道結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于熱能工程、化學(xué)工程及核能工程等領(lǐng)域。受結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響，棒束通道內(nèi)的流動阻力特性與常規(guī)通道存在較大差異。海洋條件下，受附加外力場的影響，流體的流動特性與穩(wěn)態(tài)環(huán)境有所不同，對搖擺條件下棒束通道內(nèi)的流動阻力進行研究，可有效的提高動力設(shè)備在非穩(wěn)態(tài)條件下的運行能力。
　　本文以3×3正方形布置棒束結(jié)構(gòu)為研究對象，開展穩(wěn)態(tài)及搖擺條件下其內(nèi)部的流動阻力特性實驗研究。實驗段外部為有機玻璃通道，內(nèi)部9根不銹鋼棒呈正方形排列，

2、棒徑為8mm，棒間距為10mm。實驗以常溫常壓下的水和空氣作為工質(zhì)，液相流速范圍為0.08~5.94m/s，氣相流速范圍為0.06~5.85m/s。搖擺實驗時，搖擺振幅范圍為5°~15°，搖擺周期范圍為8s~16s。
　　穩(wěn)態(tài)實驗時，搖擺臺固定不動，實驗段處于豎直靜止?fàn)顟B(tài)。單相條件下，比較了棒束通道內(nèi)單相摩擦阻力與常規(guī)通道的區(qū)別，并對相關(guān)摩阻系數(shù)計算方法在棒束通道內(nèi)的適用性進行了分析，給出了本實驗條件下棒束通道內(nèi)單相摩阻系數(shù)的經(jīng)驗

3、關(guān)系式。兩相條件下，基于實驗數(shù)據(jù)，對典型的兩相摩擦阻力計算方法在棒束通道內(nèi)的適用性進行了評價。結(jié)果表明：均相模型在氣、液流速較高工況下預(yù)測精度較高，氣、液流速較低工況下偏差較大。分相模型中，Chisholm B或Muller-Steinhagen模型能對棒束通道內(nèi)的兩相摩擦阻力較好預(yù)測。同時，基于棒束通道內(nèi)兩相摩擦阻力實驗數(shù)據(jù)，本文對Chisholm C模型中的系數(shù)C進行了修正。
　　搖擺條件下，實驗段隨搖擺臺正弦運動。單相條件下

4、，分析了搖擺運動對實驗段內(nèi)流量及瞬時摩擦阻力的影響，并對搖擺條件下的單相時均阻力特性進行了分析。結(jié)果表明搖擺運動對強制循環(huán)條件下棒束通道內(nèi)單相瞬時/時均阻力特性的影響不大。兩相條件下，由于氣、液相分布隨搖擺運動的周期性變化，流量較低時，搖擺條件下棒束通道內(nèi)的兩相瞬時摩擦阻力會產(chǎn)生周期性的波動，穩(wěn)態(tài)條件下的兩相摩擦阻力計算方法并不能應(yīng)用于搖擺工況。分析了氣液流速、搖擺周期、搖擺振幅等因素對搖擺條件下棒束通道內(nèi)兩相瞬時摩擦阻力的影響。引入了