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摇摆对棒束通道自然循环流动不稳定性影响研究

程坤 鲜麟 冉旭 周科 喻娜

程坤, 鲜麟, 冉旭, 周科, 喻娜. 摇摆对棒束通道自然循环流动不稳定性影响研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(5): 262-268. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.05.0262
引用本文: 程坤, 鲜麟, 冉旭, 周科, 喻娜. 摇摆对棒束通道自然循环流动不稳定性影响研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(5): 262-268. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.05.0262
Cheng Kun, Xian Lin, Ran Xu, Zhou Ke, Yu Na. Study on Effect of Rolling Motion on Natural Circulation Flow Instability in Rod Bundle Channel[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(5): 262-268. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.05.0262
Citation: Cheng Kun, Xian Lin, Ran Xu, Zhou Ke, Yu Na. Study on Effect of Rolling Motion on Natural Circulation Flow Instability in Rod Bundle Channel[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(5): 262-268. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.05.0262

摇摆对棒束通道自然循环流动不稳定性影响研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.05.0262
基金项目: 国家自然科学基金项目(12005215)
详细信息
    作者简介:

    程 坤(1992—),男,高级工程师,现主要从事反应堆热工水力与安全分析相关工作,E-mail: chengkunhrbeu@sina.com

    通讯作者:

    冉 旭,E-mail: 1164144@qq.com

  • 中图分类号: TL334

Study on Effect of Rolling Motion on Natural Circulation Flow Instability in Rod Bundle Channel

  • 摘要: 为掌握摇摆条件对于自然循环流动稳定性的影响规律,本研究利用带棒束加热通道的自然循环回路实验系统,开展静态与摇摆条件下的流动不稳定性实验对比研究。实验研究发现,静态条件下棒束通道内存在的流动不稳定性为密度波型脉动(DWO),并形成了预测低压自然循环DWO发生边界的经验关系式;摇摆条件下棒束通道内存在2种典型的两相流动不稳定类型,分别为由棒束通道在流量波动最低点产汽所引起的波谷型脉动和由波谷型脉动和DWO叠加而成的复合型脉动,并分析获得了摇摆影响下自然循环流动不稳定行为的演化规律及其不稳定边界。

     

  • 图  1  实验系统示意图

    Figure  1.  Schematic Diagram of the Experimental System

    图  2  棒束实验本体示意图 mm

    Figure  2.  Schematic Diagram of Rod Bundle Test Section

    图  3  自然循环流动不稳定状态下的参数变化

    工况参数:Pi=0.3 MPa,Tsub=40℃,Qr=24 kW

    Figure  3.  Parameters Change under NC Flow Instability  

    图  4  自然循环流动不稳定边界图

    工况参数:Pi=0.3 MPa;xe—热平衡含气率

    Figure  4.  Stability Boundary of Natural Circulation Flow

    图  5  摇摆运动所致波谷点产汽现象

    工况参数:Pi=0.3 MPa, Tsub=30℃, Qr=11 kW, A10T15

    Figure  5.  Vapor Generation in Flow Oscillation Trough Point Caused by Rolling Motion

    图  6  摇摆条件下自然循环流动波动及其频谱特征随加热功率的变化

    工况参数:Pi=0.3 MPa, Tsub=40℃, A10T15

    Figure  6.  Changes of Natural Circulation Flow Behavior and its Spectrum Characteristics with Heating Power under Rolling Condition

    图  7  摇摆运动对波谷型脉动发生边界的影响

    Figure  7.  Effects of Rolling Motion on Flow Instability Boundary of Trough-type Oscillation

    图  8  摇摆运动对DWO发生边界的影响

    Figure  8.  Effects of Rolling Motion on Flow Instability Boundary of DWO

    表  1  实验工况参数范围

    Table  1.   Ranges of Experimental Parameters

    参数名 参数范围
    实验开展前初始状态压力Pi/MPa 0.2~0.6
    实验段入口过冷度Tsub/℃ 10~70
    实验段热流密度q/(kW·m−2) 10~280
    A 10º、15º、20º
    T/s 10~30
    下载: 导出CSV

    表  2  实验参数不确定度

    Table  2.   Uncertainty of Experimental Parameters

    实验参数 不确定度
    流体温度/℃ ±0.54
    加热元件壁温/℃ ±1.1
    压力/MPa ±0.0038
    压差/kPa ±0.025
    加热功率/% ±0.72
    质量流量/% ±0.63
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-10-26
  • 修回日期:  2023-12-16
  • 刊出日期:  2024-10-14

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