两相流动稳定性的系统辨识

叙述了用相关分析系统辨识方法判别两相流动不稳定性的原理、实验方法及测试结果。该方法将信息科学中的系统稳定和系统辨识理论应用于热物理科学中的两相流稳定性研究，发展了新概念的两相流稳定性实验技术和方法。该方法使得在稳定工况下判别两相流系统的不稳定边界和稳定裕度成为可能。实验是在低温堆热工水力学模拟实验系统ＨＲＴＬ－５上进行的，实验中以加热功率的逆重复伪随机序列做为输入信号源，系统流量作为响应函数，用相关分析研究了两相流动系统自然循环的稳定性和稳定裕度。实验结果证明系统辨识方法判别两相流动稳定性是成功的。该实验结果对确立两相流动态数学模型，验证理论模型对稳定边界的判别提供了基础数据。对发展系统分析和状态监视方法，对建立工程系统中两相流不稳定性预报方法具有一定学术和实用参考价值。

横摇条件下九通道系统两相流动不稳定性研究

对横摇条件下并联多通道系统的两相流动不稳定性进行了理论研究。基于横摇条件的均匀流模型,通过控制容积积分法建立了并联九通道系统的分析模型。用吉尔方法对系统控制方程组进行了求解。分析了在横摇条件下并联九通道系统入口段和上升段及加热功率对管间脉动不稳定性的影响,得到了相应的不稳定性边界。在低含汽率、高含汽率及低过冷度数区域,系统均不稳定。同时,在高含汽率区域会出现倍增周期现象及混沌现象。

非均匀加热蒸发管内两相流动不稳定性数值分析

针对蒸发管非均匀加热工况,采用包含水平、倾斜上升、垂直上升和垂直下降流动的优化内螺纹管,建立了基于均相流模型的蒸发管数学模型,采用时域法模拟了蒸发管内两相流动不稳定性。计算了不稳定发生时,进口流量在各时间点的数值,并与Siemens公司的计算结果进行了对比,结果符合良好,表明本文采用的数学模型和数值方法在模拟两相流动不稳定性上具有一定的可靠性。分析了系统参数对两相流动不稳定性的影响,并与均匀加热工况进行了比较。结果表明:非均匀加热工况系统参数影响规律与均匀加热工况具有相似性,增加进口压力或进口流量系统的稳定性提高;减小进口阻力系数或增大出口阻力系数系统的稳定性降低。

两相自然循环稳定性无量纲频域分析研究

基于一维均相平衡模型，导出系统无量纲特征方程，采用频域分析方法，开发了一个通用性程序，研究两相自然循环中流动不稳定特性。程序能直接求解自然循环回路的无量纲稳定边界，计算结果与所得到的实验数据吻合良好，并讨论了各参数对系统稳定性的影响。

摇摆条件下螺旋管内两相流动不稳定性研究

螺旋管蒸汽发生器具有结构紧凑、换热能力强的优势,在反应堆的设计中应用越来越广泛,但运行在海洋条件下,其流动传热特征与直管流道式换热设备有差异,特别是在摇摆条件下的两相流动不稳定性,针对其试验研究尚不充分。本文针对单根螺旋管的两相流动不稳定性开展了静态和摇摆条件下的试验研究,研究了在不同加热功率水平下,其由单相流动过渡至密度波型脉动,进而过渡至压力降型脉动的过程。静止条件下在加热功率较低时,螺旋管内单相流动各参数波动范围在1%以内,当加热功率达到11 kW时产生了周期为4.4 s的密度波型脉动,当加热功率达到13 kW时,出现了周期约34.3 s的压力降型脉动。在摇摆条件下,摇摆运动与脉动产生了显著的复合效应,波动周期和幅值均发生了变化,通过对试验数据的研究和处理,获取了螺旋管内两相流动不稳定性的周期和频率等特征,揭示了引起其与直管流道中的两相流动不稳定性现象差异的机理,以及摇摆条件对两相流动不稳定性的影响机制。

基于Lyapunov指数的摇摆条件下自然循环流动不稳定性混沌预测

运用基于最大Lyapunov指数的混沌预测方法对摇摆条件下自然循环系统的流量脉动进行了预测.对不规则复合型脉动的流量脉动实验数据进行相空间重构,计算关联维数、二阶Kolmogorov熵和最大Lyapunov指数等几何不变量,在说明不规则复合型脉动是混沌运动的基础上,根据最大Lyapunov指数对不规则复合型脉动进行了预测.通过预测结果和实验结果对比发现:对于复杂的两相自然循环流动不稳定性,预测结果具有较高的精度,说明预测方法的可行性.同时,确定了混沌系统可预测的尺度,提出用动态预测的方式监测系统流量脉动.本文的研究方法为两相流复杂的流动不稳定性研究提供了新的思路.

多管平行通道管间脉动影响因素试验研究

试验研究了主要运行参数和通道进口节流压降对由7根传热单管组成的平行通道试验体管间脉动的影响。结果表明:在本试验参数范围内,给水温度增加,管间脉动幅值增加,但给水温度对管间脉动的影响并非线性关系;蒸汽压力增加可减小管间脉动的幅值,但不影响脉动的周期;给水流量增加会减小脉动幅值,提高脉动频率;输入功率增加可提高二次侧的流动稳定性,反之会加大对管间脉动的影响;节流压降增加,试验系统的稳定性明显增加。

摇摆条件下自然循环系统流量混沌脉动的检验与预测

利用替代数据法检验了摇摆条件下自然循环系统不规则复合型脉动的混沌特性,并在此基础上进行混沌预测.关联维数、最大Lyapunov指数等几何不变量计算结果表明不规则复合型脉动具有混沌特性,但是由于计算结果受实验时间序列长度的限制和噪声的影响,可能会出现错误的判断结果.为了避免出现误判,在提取流量脉动的非线性特征的同时,需要用替代数据法进一步检验混沌特性是否来自于确定性的非线性系统.本文用迭代的幅度调节Fourier算法进行混沌检验,在此基础上用加权一阶局域法进行混沌脉动的预测.计算结果表明:不规则复合型脉动是来自于确定性系统的混沌脉动,加权一阶局域法对流量脉动进行混沌预测效果较好,并提出动态预测方法.