核電廠中的主管道上連接著數(shù)量眾多的支管,當(dāng)主管道內(nèi)流過(guò)高溫流體時(shí)會(huì)在支管內(nèi)產(chǎn)生湍流滲透現(xiàn)象。由于這一現(xiàn)象涉及到的影響因素眾多,并且支管內(nèi)的流動(dòng)十分復(fù)雜,目前,關(guān)于湍流滲透的形成機(jī)理研究者們并沒(méi)有一個(gè)通用的解釋。本文主要通過(guò)構(gòu)建滯止支管內(nèi)湍流滲透可視化實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,分別對(duì)支管管徑、支管布置方式、主管流體流速、主支管流體是否存在溫差等影響湍流滲透長(zhǎng)度的因素進(jìn)行研究。并且通過(guò)對(duì)選定的實(shí)驗(yàn)工況進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,來(lái)解釋湍流滲透現(xiàn)象中由螺旋流導(dǎo)致的溫度波動(dòng)機(jī)理。當(dāng)主支管間不存在溫差時(shí),擬合得到在主管為矩形截面通道條件下湍流滲透長(zhǎng)度和雷諾數(shù)Re的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式,并與現(xiàn)有研究進(jìn)行對(duì)比。當(dāng)主支管間存在溫差時(shí),溫差會(huì)阻礙湍流滲透現(xiàn)象,且溫差越大,湍流滲透長(zhǎng)度降低越多。引入主支管流體的運(yùn)動(dòng)粘度比vm/vb來(lái)在實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式中表征溫差對(duì)湍流滲透長(zhǎng)度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明將主支管沿流向夾角由90°改為45°并沒(méi)有明顯改變湍流滲透長(zhǎng)度。當(dāng)主管換成圓管時(shí),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明主支管管徑比為4.5時(shí)的湍流滲透長(zhǎng)度已與主管為矩形截面通道沒(méi)有差別。支管水平布置和豎直向上布置的情況支管內(nèi)的湍流滲透現(xiàn)象均與支管豎直向下布置不同。對(duì)于主支... 

【文章來(lái)源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：97 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－３通過(guò)可視化實(shí)驗(yàn)觀察到的流型??對(duì)于直支管，無(wú)論是無(wú)溫差實(shí)驗(yàn)還是有溫差實(shí)驗(yàn)，湍流滲透長(zhǎng)度均隨著主管??

第２章實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理??第２章實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理??滯止支管內(nèi)的湍流滲透實(shí)驗(yàn)是研究湍流滲透現(xiàn)象的主要手段之一？。通過(guò)滯止??支管內(nèi)的湍流滲透實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛑庇^的觀察和分析不同工況下各影響因素包括支管??管徑、主管流體流速、主支管流體是否存在溫差以及支管是否帶有彎頭等因素對(duì)??湍流滲透現(xiàn)象產(chǎn)生的影響。目前針對(duì)湍流滲透現(xiàn)象的可視化實(shí)驗(yàn)研宄是有限的，??較少考慮到不同因素對(duì)湍流滲透長(zhǎng)度的影響。本章設(shè)計(jì)搭建了滯止支管內(nèi)的湍流??滲透可視化實(shí)驗(yàn)臺(tái)，改變不同條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用于后續(xù)深入分析。??２．１實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)??滯止支管內(nèi)的湍流滲透可視化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)化流程圖和實(shí)驗(yàn)段現(xiàn)場(chǎng)圖分別如??圖２－１、圖２－２所示。???（３３???蒸汽加熱ｆｆ進(jìn)?????水箱?＾￣￣??—？—?￣??￣??Ｄ９３?Ｍ?）??注水口??泵??？度計(jì)?一一Ｃ？￣——Ｉ???液位９？空＿?—￣｜臓??樣污口＾＂｜?｜??￥壓力計(jì)??Ｐｑｊ?１?濃?ｒａ．?１４．??染?＆?劑灌注口?二＾—??￣ｔ８�。荆兀茫幔�?＾?＾?Ｊ—Ａｇｙ－?ｊ?■＊??ＣＭ?ｒａ???Ｉ?；—１１??多眾染色劑樣出口丨?｜?ＦＬＵＫＥ?ｊ??數(shù)鋸采集設(shè)備＾￣??—＇?１?〇?計(jì)ｔｒ機(jī)??ａ逨擬像機(jī)捫掇??圖２－１滯止支管內(nèi)湍流滲透現(xiàn)象可視化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)化流程圖??１３??

圖２－２滯止支管內(nèi)湍流滲透現(xiàn)象可視化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)段現(xiàn)場(chǎng)圖??實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由實(shí)驗(yàn)段主體、供水系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)測(cè)量?jī)x表系統(tǒng)、閥門(mén)等控制系統(tǒng)以??及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等組成。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，通過(guò)泵來(lái)提供驅(qū)動(dòng)力供水在實(shí)驗(yàn)管路里循??環(huán)流動(dòng)，通過(guò)閥門(mén)的控制和泵的輸出功率控制來(lái)實(shí)現(xiàn)主管路流體速度的調(diào)節(jié)。主??管流體流經(jīng)實(shí)驗(yàn)段產(chǎn)生湍流滲透現(xiàn)象，并且預(yù)先在支管內(nèi)灌注了包含染色劑的滯??止流體，用以顯示湍流滲透的長(zhǎng)度。當(dāng)需要提高主管內(nèi)流體溫度時(shí)，可對(duì)水箱內(nèi)??的水進(jìn)行加熱。對(duì)每個(gè)湍流滲透實(shí)驗(yàn)工況進(jìn)行可視化拍攝，并且采集整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)??程中各工況的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括流速、溫度等，用來(lái)進(jìn)一步分析。??２．?１．?１實(shí)驗(yàn)段主體??實(shí)驗(yàn)段主體（圖２－２）由亞克力材料制成，方便可視化。根據(jù)實(shí)驗(yàn)選定的工??況的不同，實(shí)驗(yàn)段分為兩個(gè)系列（系列１／系列２），系列１共１組管，系列２共??３組管。系列１主／支管均為圓管，主管內(nèi)徑Ｚ）?＝?４５?ｍｍ，支管內(nèi)徑１０?ｍｍ；??第二系列主管矩形截面通道，支管為圓管，每組之間的支管內(nèi)徑不同，主管截面??均為寬ａ?＝?８０?ｍｍ，高６＝?１０?ｍｍ的窄矩形通道。另外對(duì)于某些特殊工況其實(shí)驗(yàn)??段包含主支管夾角９０°／４５°兩種結(jié)構(gòu)。兩個(gè)系列對(duì)應(yīng)的支管內(nèi)徑尺寸見(jiàn)表２－１。每??組都包含有Ａ、Ｂ、Ｃ段以及彎頭段共四段。??系列１的實(shí)驗(yàn)段Ａ如圖２－３所示，為突出實(shí)驗(yàn)段各結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)段各部分比例??１４??


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