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封闭三通旁支管水介质下漩涡脱落试验研究

刘帅 江小州 冯志鹏 黄旋 张锐 张毅雄

刘帅, 江小州, 冯志鹏, 黄旋, 张锐, 张毅雄. 封闭三通旁支管水介质下漩涡脱落试验研究[J]. 核动力工程, 2021, 42(S2): 70-76. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0070
引用本文: 刘帅, 江小州, 冯志鹏, 黄旋, 张锐, 张毅雄. 封闭三通旁支管水介质下漩涡脱落试验研究[J]. 核动力工程, 2021, 42(S2): 70-76. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0070
Liu Shuai, Jiang Xiaozhou, Feng Zhipeng, Huang Xuan, Zhang Rui, Zhang Yixiong. Experimental Study on Vortex Shedding in Water Medium of Closed Three-Way Side Branch Pipe[J]. Nuclear Power Engineering, 2021, 42(S2): 70-76. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0070
Citation: Liu Shuai, Jiang Xiaozhou, Feng Zhipeng, Huang Xuan, Zhang Rui, Zhang Yixiong. Experimental Study on Vortex Shedding in Water Medium of Closed Three-Way Side Branch Pipe[J]. Nuclear Power Engineering, 2021, 42(S2): 70-76. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0070

封闭三通旁支管水介质下漩涡脱落试验研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0070
基金项目: 国家自然科学基金青年项目(11872060、11902315 )
详细信息
    作者简介:

    刘 帅(1989—),男,工程师,硕士,主要从事反应堆结构力学研究,E-mail: liushuai_9105@163.com

  • 中图分类号: TL333

Experimental Study on Vortex Shedding in Water Medium of Closed Three-Way Side Branch Pipe

  • 摘要: 通过对封闭三通旁支管水介质下漩涡脱落现象进行研究,根据其三通管道漩涡脱落产生机理,建立了封闭三通旁支管试验装置进行机理验证。采用粒子图像测速(PIV)试验手段,获取不同流动工况下封闭三通旁支管三通位置处截面流线、速度等,分析了三通管道漩涡脱落产生的位置及其变化特征。试验结果表明:由于三通管道特有的流场结构会导致在三通位置形成压力波,在旁支管道内形成漩涡;在流体流经主管道与旁支管道的交界区域会产生很大速度梯度,导致在旁支管道前缘位置形成不断脱落的小漩涡团;由于流体粘性作用,旁支管道前缘流体会被主流区域流体带动向下游流动,在前缘位置产生真空区域;主管道与旁支管道交界面速度波动、旁支管道内的漩涡大小、旁支管道前缘的漩涡脱落速度均会随着流速的增加而 增大。

     

  • 图  1  PIV测试仪器

    Figure  1.  PIV Test Instrument

    图  2  试验本体

    Figure  2.  Test Body

    图  3  试验系统

    Figure  3.  Test System

    图  4  不同时刻流速云图及流线图

    Figure  4.  Flow Velocity Cloud Diagram and Streamline Diagram at Different Moments

    图  5  不同截面下x轴方向速度分量

    Figure  5.  Velocity Component in x-axis Direction under Different Sections

    图  6  不同截面y方向流速分量

    Figure  6.  Flow Velocity Component in y Direction under Different Sections

    图  7  不同时刻下流体涡量云图

    Figure  7.  Cloud Diagram of Fluid Vorticity at Different Moments      

    图  8  流场网格

    Figure  8.  Flow Field Mesh

    图  9  流场仿真与PIV实验对比图

    Figure  9.  Comparison between Flow Field Simulation and PIV Experiment

    图  10  流场涡量图

    Figure  10.  Vorticity Cloud of Flow Field

    表  1  试验工况

    Table  1.   Test Conditions

    工况123
    流量/(m3·h−1)1.361.561.74
    流速/(m·s−1)0.360.410.46
    雷诺数114651305714649
    帧率100010001000
    下载: 导出CSV

    表  2  计算参数设置

    Table  2.   Calculation Parameter Setting

    类型参数名参数值
    模型尺寸 入口段长度/mm 736.5
    出口段长度/mm 283.5
    旁支管高度/mm 403
    湍流模型 DES SST k-w
    边界条件 速度入口/(m·s−1) 0.42
    压力出口/Pa 0
    操作压力/Pa 101325
    入口湍流强度/% 5
    Δt/s 0.0001
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-07-19
  • 录用日期:  2021-12-06
  • 修回日期:  2021-11-04
  • 刊出日期:  2021-12-29

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