静水中单气泡运动特性实验研究

气泡运动特性是两相流研究的重要领域之一。本文基于图像识别技术对静水中单气泡的上升过程及其动力学特性进行研究,分析了不同等效体积直径下气泡上升过程中轨迹、变形程度、瞬时速度等参数。研究结果表明:椭球型单气泡上升过程中横向振荡幅度峰值与横向速度峰值呈正比,瞬时纵横比与瞬时纵向速度呈反比;单气泡横向运动位置、纵横比、上升速度具有周期性变化的现象。通过定量分析气泡末速度与等效体积直径的关系,对已有预测关系式进行了比较和评价,并基于实验数据拟合得到了一个更为精确的显式末速度关系式。

气泡破裂及其诱发射流液滴释放过程的实验研究

本文基于实验方法,通过高速摄像的方法捕捉不同直径下的气泡破裂过程及射流液滴的释放过程,获得了气泡破裂后气泡空腔的演变过程,捕捉了射流液滴的速度,探究了气泡直径和气泡表面寿命对射流液滴释放过程的影响规律。实验结果表明,气泡表面寿命对气泡破裂产生射流液滴的过程有着重要影响。随气泡表面寿命的增加,破裂气泡产生的射流液滴的速度也随之增加。当气泡直径较小时,气泡表面寿命呈现Rayleigh分布的特征,射流液滴的释放概率也较高。随气泡直径的增加,气泡表面寿命逐渐转变为指数衰减分布的特征,射流液滴的释放概率也随之下降。基于现有实验数据给出了一个精度更高的射流液滴速度与气泡直径关系式。

基于丝网技术的矩形通道空泡份额测量研究

对于矩阵窄缝通道,基于丝网测量技术,通过改进传感器探头结构,设计了一种新型的非侵入式空泡份额测量传感器。设计气水两相实验,使用该传感器以及高速相机同时对矩形窄缝通道进行测量,通过数据的对比,验证了该传感器的可行性。此外,开发了适用于该传感器的后处理程序。基于高速相机测量结果,对后处理程序中的相关算法进行比对,结果表明,Lanczos算法和Canny算法与高速相机拍摄结果更加接近,更适用于本文所提出传感器的数据处理。

基于丝网传感器的5×5棒束通道空泡分布测量研究

为研究压水反应堆燃料组件棒束通道内的两相分布规律,设计并制造了适用于棒束通道的丝网传感器模块,开展了5×5棒束通道内空气-水泡状流的空泡分布测量实验,分析了棒束通道内空泡份额的分布规律及气泡尺寸对空泡分布的影响。实验结果表明,发生横升力方向反转的小气泡在壁面附近聚集、大尺寸气泡则聚集在子通道中心;常温常压下发生横升力方向反转的临界气泡直径在4~6 mm之间,证明了横升力模型在棒束通道中的适用性。