窄矩形通道內(nèi)兩相流動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬.pdf

1、如今核動(dòng)力裝置在提供一定功率的同時(shí),趨于小型化設(shè)計(jì)。相比較圓形通道，矩形通道的特點(diǎn)是布置緊湊、傳熱特性好，可滿足核動(dòng)力裝置換熱設(shè)備小型化的要求，但其流動(dòng)阻力也相對(duì)較大。本文從實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬兩方面著手對(duì)常溫常壓下水平窄矩形通道內(nèi)氣-水兩相流動(dòng)特性進(jìn)行研究。
　　針對(duì)截面尺寸為40mm×3mm的水平窄矩形通道，通過可視化實(shí)驗(yàn)研究通道內(nèi)不同流型特征以及局部空泡份額的分布規(guī)律。實(shí)驗(yàn)中觀察到泡狀流、彈狀流和攪混流三種流型，區(qū)別于常規(guī)通道，氣

2、泡形狀變形嚴(yán)重，極不規(guī)則。不同流型沿流道寬邊方向上的局部空泡份額分布規(guī)律不同，其中泡狀流局部空泡份額較小，一般在0.3以下，在距離流道中心兩側(cè)約10mm位置處空泡份額會(huì)有較為突出的兩個(gè)峰值。兩相摩擦阻力實(shí)驗(yàn)值與均相流模型、Mishima-Hibiki模型和Lee-Lee模型的預(yù)測(cè)值符合較好，平均相對(duì)誤差均在15％以內(nèi)。基于VOF模型，對(duì)窄通道內(nèi)兩相流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，各流型特征符合較好，并針對(duì)彈狀流的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了

3、分析。
　　對(duì)于突擴(kuò)比為1:4的窄矩形突擴(kuò)流道，通過顆粒圖像測(cè)速實(shí)驗(yàn)研究突擴(kuò)段的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，在突擴(kuò)雙肩處觀測(cè)到了流動(dòng)分離產(chǎn)生的渦旋運(yùn)動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)窄矩形突擴(kuò)流道內(nèi)單相流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬，結(jié)果顯示不同于圓形突擴(kuò)通道，流經(jīng)窄矩形突擴(kuò)段時(shí)為復(fù)雜的非定常流動(dòng)。在兩相突擴(kuò)流動(dòng)的數(shù)值模擬中，單個(gè)大氣泡的運(yùn)動(dòng)變化更直觀地反映了突擴(kuò)段的流場(chǎng)分布。對(duì)于突擴(kuò)流道上游為彈狀流的流動(dòng)模擬顯示，彈狀流流經(jīng)突擴(kuò)段后被打碎，以泡狀流的形式向下游發(fā)展，在發(fā)展