摇摆状态下两相流动局部参数光学探针测量实验.pdfVIP

第34卷第4期 核动力工程 V01．34．NO．4 2 01 3年8月 NuclearPower 3 Engineering AUg．201 文章编号：0258·0926(2013)04-0095-05 摇摆状态下两相流动局部参数光学探针测量实验 田道贵，孙立成，阎昌琪，刘国强 哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室，哈尔滨，150001 摘要：为了获取摇摆状态下气．液两相流动的局部界面信息，提出摇摆状态下通过探针获取两相流动局部 时均界面参数的测量及信号处理方法。将自制的双传感器光学探针应用于摇摆状态下气．液两相流实验研究。 通过实验验证摇摆状态下利用光学探针测量界面参数的可行性。相对于压降测量方法得出的空泡份额，探针 测量方法的平均偏差仅为8％。 关键词：摇摆状态；光学探针；局部界面参数；两相流 中图分类号：TL334文献标志码：A 1 前言 0=氏sin(cOot) (1) 为了认清摇摆对流动特性的影响规律，有必 国=氏COo (2) cos(cOotJ 要对其局部特性参数进行测量和研究。目前，在 两相流局部参数测量方法中探针方法应用最多。 ∥=一气《sin(ogot) (3) 在探针方法中，电导探针具有机械强度高、结构 ‰=2rUT (4) 简单，制作容易的优点，一直以来受到研究者的 式中，口和％分别为瞬时摇摆角度和摇摆幅值(最 普遍关注。光学探针虽然不如电导探针应用广泛， 大摇摆角度)；∞为摇摆运动的角速度；∞o为摇 但是，激光信号却有着自己独特的优势，信号要 摆圆频率；∥为摇摆运动的角加速度；T为摇摆周 比电导探针更为敏感，在相界面经过传感器时信 期；r为摇摆时问。 号阶跃变化更快，得到的数据精度也高于电导探 实验中规定摇摆台面的水平位置即为摇摆台 针，因此光学探针在两相流局部参数测量中得到 平衡位置。实验段为透明的有机玻璃圆管，内径 了越来越广泛的关注。 为q’101．6mm，长为4m，通过支架固定在摇摆 摇摆状态下，两相流动受到不断变化的惯性 台上。实验工质为去离子水和空气，水和空气在 力的影响，两相流动特性更为复杂。本研究中自 混合腔【lJ内混合，形成大小基本一致且分布均匀 制双传感器光学探针，测量获取摇摆条件下的空 的气泡，然后进入实验段。水流量和气流量都使 用质量流量计(精度等级0．1级)测量。在实验 泡份额(口)、气泡频率(厂)、界面面积浓度(IAC) 等局部参数，并进行研究分析，为后续采用多传 段高径比为29处(以实验段人口为起点)安装探 感器光学探针测量摇摆状态下局部相界面参数、 针；探针通过探针驱动机构沿管道径向方向移动 完善两相流体模型提供参考。 定位(移动精度0．02mm)。在实验段高径比为 19和27处，各安装有1个的压力传感器，实时 2实验装置 测量这2个位置的静压。