棒束通道内两相沸腾换热特性及压差波动特性的研究

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1、图书分类号：U.D.C.:工学硕士学位论文棒束通道内两相沸腾换热特性及压差波动特性的研究硕士研究生：侯延栋导师：周云龙申请学位级别：工学硕士学科、专业：动力工程及工程热物理所在单位：能源与动力工程学院答辩日期：2015年3月授予学位单位：东北电力大学ClassifiedIndex:U.D.C.DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringInvestigationontheCharacteristicsofTwo-phaseBoilingHeatTransferandDifferentialPressu

2、reFluctuationinRodBundleChannelCandidate：HouYandongSupervisor：ZhouYunlongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ThermalPowerEngineeringAffiliation：SchoolofEnergyandPowerEngineeringDateofOralExamination：Mar.2015University：NortheastDianliUniversity摘要压水堆和沸水堆发生冷却剂

3、丧失事故时堆芯内的热工水力问题，是典型的汽液两相流动和传热问题。由于受到棒束通道特殊几何结构的影响，其传热和流动特性更加复杂，一方面对其研究的广度和深度远没有达到圆管内的程度，传热机理尚未取得令人满意的理论解释；另一方面导致流体流过棒束通道时的流型、传热特性与普通圆管内存在显著差异，不能直接采用圆管的相关理论直接应用到棒束几何结构内。基于此，针对棒束通道内的流动和传热问题展开研究仍是当前研究的热点之一。本文建立了棒束通道汽液两相流实验台，加工了棒束通道实验段，在进口2欠热度范围为10~30℃，质量流速范围为0~600kg/(ms)，出口压力介于

4、0.1~0.12MPa范围内进行了流动沸腾实验。研究了棒束通道内的过冷沸腾起始点、流动沸腾换热，并进行了流动沸腾的可视化研究，对观察到的流型进行了定义和探讨，绘制了棒束通道内流动沸腾的流型图，采用非线性分析方法对压差波动信号进行了研究。本文对实验数据进行了整理与统计，分析了子通道位置、流量、热流密度对棒束通道内过冷沸腾起始点的影响，利用实验测量结果与常用的Bergles等的关系式进行比较，发现预测误差较大，并以Bergles等的关系式为基础，拟合出了棒束通道内过冷沸腾起始热流密度的计算式，其预测结果更加准确。分析了质量流速、热流密度对传热系数的影

5、响，并选取了Liu-Winterton、Kandlikar、Gungor-Winterton、chen关系式对流动沸腾传热系数进行预测，将实验结果与预测结果进行比较，并做了统计评估，发现Gungor-Winterton关系式的预测结果更准确。采用分层熵、多尺度熵算法对棒束通道内沸腾流动过程中不同流型的压差波动信号进行了研究，发现分层熵作为一种非线性分析方法可以对高频信号和低频信号表征其复杂性，并能对掺杂大量噪音的信号能有效地去噪，同时能揭示其内部特征，并且有较好的鲁棒性；多尺度熵可以在不同尺度上揭示不同流型的动力学复杂性，并采用多尺度熵率有效的辨

6、别了棒束通道内的四种典型I流型，从而进一步证明了多尺度熵在分析复杂时间序列时所特有的优越性。关键词：棒束通道；沸腾流动；沸腾起始点；传热特性；流型；压差波动IIAbstractThethermal-hydraulicproblemsinthecoreistypicalofgas-liquidtwo-phaseflowandheattransferproblemswhenlossofcoolantaccidentoccursinthepressurizedwaterreactorandboilingwaterreactor.Duetotheimpa

7、ctofspecialrodbundlesgeometry,heattransferandflowcharacteristicsismorecomplex.Sofar,ontheonehandbreadthanddepthforheattransferandflowcharacteristicsintherodbundlefarnotreachesthedegreeofcirculartuberesearch,andtheheattransfermechanismnotyetachievessatisfactorytheoreticalexpla

8、nation.Ontheotherhand,specialrodbundlesgeometryleadtothesignificantd