晃荡条件下气泡上升速度特性研究

海浪、地震等条件都会导致核动力设备中储存自由液面的设备产生剧烈的晃荡。为了分析晃荡条件下液体中的气泡行为特性,本文运用CLSVOF(coupled level-set and volume-of-fluid)模型追踪两相流体交界面,数值模拟气泡在液体中受余弦简谐激励和自由液面影响的上升过程。计算结果显示余弦简谐激励降低了气泡纵向运动速度,而横向速度略大于激励速度;自由液面的波动在纵向上会使气泡上升速度骤然降低,甚至出现负速度,越接近自由液面横向速度峰值越大。计算结果表明晃荡运动的影响是余弦简谐激励与自由液面波动影响的叠加,晃荡条件下自由液面波动是气泡速度变化的主要因素,气泡的本身属性起次要作用。

自然循环流动不稳定性的多目标优化极限学习机预测方法

极限学习机是近年来提出的一种前向单隐层神经网络训练算法,具有训练速度快、不会陷入局部最优等优点,但其性能会受到随机选取的输入权值和阈值的影响.针对这一问题,提出一种基于多目标优化的改进极限学习机,将训练误差和输出层权值的均方最小化同时作为优化目标,采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法对极限学习机的输入层到隐层的权值和阈值进行优化.将该算法应用于摇摆工况下自然循环系统不规则复合型流量脉动的多步滚动预测,分析了训练误差和输出层权值对不同步长预测效果的影响.仿真结果表明,优化极限学习机预测误差可以用较小的网络规模获得很好的泛化能力.为流动不稳定性的实时预测提供了一种准确度较高的途径,其预测结果可以作为核动力系统操作员的参考.

晃荡对气泡上升运动影响的数值研究

海洋条件中风浪等因素会导致船舶上存在自由液面的容器产生剧烈的晃荡运动。为了分析晃荡条件下液体中的气泡行为特性,在计算流体动力学软件Fluent平台下运用流体体积函数法模型,对晃荡条件下气泡在液体中的上升过程进行数值模拟。计算结果显示,晃荡条件下气泡呈周期性摆动上升,并伴随着聚合与分离现象。分析表明,晃荡对气泡运动行为特性产生的影响不可忽视,剧烈的晃荡运动会影响气泡的脱离尺寸,在加速部分气泡分离的同时阻碍部分气泡的运动而导致气泡聚合;晃荡运动还会致使气泡在水平方向偏离比较大的位移。

横向震荡条件下水中气泡速度特性实验研究

针对横向震荡条件下气泡的速度特性进行实验研究。设计横向震荡实验台,通过高速摄像机记录横向震荡条件下气泡的运动状态,通过追踪气泡的运动轨迹,提取气泡的运动参数,得到不同横向震荡周期(T)下气泡的速度和轨迹。对比不同横向震荡T下气泡的运动状态,结果表明:横向震荡引入的附加惯性力和液面晃荡对气泡水平速度、竖直速度和气泡轨迹均有明显影响;横向震荡T越长,气泡水平速度的峰值越大,气泡的轨迹越曲折,气泡竖直速度越小。与附加惯性力相比,流场对气泡的冲击作用对气泡水平速度的影响更大。