鉛基合金具有良好的熱工水力學(xué)和中子學(xué)性能,被用作第四代反應(yīng)堆等先進(jìn)核能系統(tǒng)的冷卻劑。鉛基合金流場是先進(jìn)反應(yīng)堆熱工水力學(xué)與關(guān)鍵部件設(shè)計、材料腐蝕等問題研究的重要參數(shù)。目前超聲多普勒測速(UDV)被認(rèn)為是高溫液態(tài)金屬流場測量最有潛力的一種方法。根據(jù)超聲波傳播特性與已有流場測量實驗研究結(jié)果,聲壓會對流體產(chǎn)生擾動,示蹤粒子流動跟隨性、超聲散射特性及濃度特性等嚴(yán)重影響流場測量。本論文針對這些影響因素系統(tǒng)地開展了理論與實驗研究,主要結(jié)論為:(1)通過多場耦合方法分析了聲壓引起的流體擾動影響規(guī)律。聲壓擾動在超聲近場區(qū)存在較大波動(3～28 mm/s),在超聲遠(yuǎn)場區(qū)隨傳播距離增大逐漸減小,且擾動影響隨激發(fā)電壓增大而增大,隨流體聲阻增大而減小。背襯厚度對擾動影響較小,當(dāng)背襯厚度為8 mm、激發(fā)電壓為36 V時鉛秘流體內(nèi)產(chǎn)生了 28 mm/s的擾動,對瞬態(tài)流場及湍流脈動特性造成較大干擾。(2)理論分析和實驗研究了示蹤粒子跟隨性、超聲散射特性及粒子濃度對流速測量影響規(guī)律。流動跟隨性η隨粒子與流體密度比ppp/pf、粒徑dp增大而降低,導(dǎo)致測得粒子速度與流速存在較大差異;超聲散射特性σs隨dp和pp/pf的增...

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 液態(tài)金屬反應(yīng)堆發(fā)展概述
        1.1.1 鉛基堆
        1.1.2 聚變堆及包層
    1.2 液態(tài)金屬流場測量技術(shù)研究進(jìn)展
        1.2.1 流場測量研究進(jìn)展
        1.2.2 超聲多普勒測速關(guān)鍵問題
    1.3 研究目的與意義
    1.4 研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)
第二章 UDV流場測量原理與方法
    2.1 UDV測量原理
        2.1.1 超聲波發(fā)射原理
        2.1.2 多普勒測速原理
    2.2 實驗裝置與方法
        2.2.1 示蹤粒子特性分析
        2.2.2 流場測量實驗研究
    2.3 流場數(shù)值分析方法
        2.3.1 旋轉(zhuǎn)流場求解方法
        2.3.2 CFD數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)
    2.4 本章小結(jié)
第三章 聲壓振動對流體擾動影響
    3.1 計算分析模型
        3.1.1 超聲傳播數(shù)學(xué)模型
        3.1.2 計算物理模型
        3.1.3 網(wǎng)格獨(dú)立性驗證
    3.2 流場擾動影響分析
        3.2.1 聲壓振動特性
        3.2.2 超聲擾動分析
    3.3 本章小結(jié)
第四章 示蹤粒子跟隨性與散射特征
    4.1 常用示蹤粒子分析
    4.2 示蹤粒子跟隨性
        4.2.1 粒子運(yùn)動模型
        4.2.2 跟隨性分析
    4.3 示蹤粒子散射特征
        4.3.1 超聲散射特性分析
        4.3.2 濃度特性研究
        4.3.3 散射特征參數(shù)分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 UDV流場測量實驗研究
    5.1 一維流場實驗與分析
        5.1.1 常溫流場分析
        5.1.2 鉛鉍流場分析
    5.2 二維渦流場實驗與分析
        5.2.1 數(shù)值計算流場分布
        5.2.2 流場測量實驗分析
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 論文總結(jié)
    6.2 論文特色與創(chuàng)新
    6.3 未來工作展望
參考文獻(xiàn)
在讀期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文及專利信息
在讀期間參與項目
致謝



本文編號：3743099