[發明專利]相態探測儀及其安裝方法、兩相流界面參數測量系統

有效

• 申請號: 201810428104.0
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN108896098B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 余詩墨;龔隨軍;張君毅;袁德文;許愛威;閆曉;昝元鋒
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;F16B11/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 宋輝

本發明公開了一種相態探測儀及其安裝方法、兩相流界面參數測量系統及方法，相態探測儀包括基板，基板中心開設有貫通基板的上下表面的流道孔，流道孔內設置有至少2個電極絲層，每個電極絲層包括多根平行設置且位于同一平面內的電極絲，相鄰兩個電極絲層的電極絲互相垂直；電極絲層所在的平面垂直于流道孔的中心軸線。至少一個電極絲層的電極絲作為激勵電極絲，至少一個與激勵電極絲相鄰的電極絲層的電極絲作為接收電極絲；多根激勵電極絲和接收電極絲在空間上形成了許多探測點，具有很高的空間分辨率，以實現對流道截面相態分布的瞬時測量，對較高流速的兩相流動依然可以實現有效測量，支持瞬態工況下兩相流動的界面參數測量。

技術領域

本發明涉及兩相流動實驗測試領域，具體涉及一種相態探測儀及其安裝方法、兩相流界面參數測量系統。

背景技術

氣液兩相流動常見于反應堆系統，對兩相流特性及機理的深入研究對反應堆熱工安全分析，提高系統運行效率，以及提出事故緩解措施具有重要指導意義。獲取流道截面上全場界面參數是開展兩相流深入研究的前提，重要的界面參數包括空泡份額、界面面積濃度、氣泡尺寸和氣泡速度等。

迄今為止，使用最為廣泛的測量手段為探針，探針同一時刻只能對流場中同一點進行測量，為了獲得界面參數在截面上的分布形態，探針必須不斷改變位置，完成截面全場測量需要較長時間，整個過程中流動參數(氣液相流速等)必須保持恒定，對于變化的瞬態工況，探針還來不及對全場完成測量，流動形態就已經千變萬化，所以傳統的探針測量手段無法對瞬態工況進行有效測量。

然而，瞬態工況在反應堆系統中非常常見，比如核動力艦船以及浮動式核電站受海洋條件的影響，出現的傾斜、搖擺以及上下浮動等行為，以及反應堆的升降功率等動態操作過程都會導致冷卻劑流道流動狀態改變，出現瞬態工況，為了研究反應堆在瞬態工況下的兩相流動規律以及影響因素，需要開展瞬態工況兩相流動實驗，此時傳統的探針測量手段不再適用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種相態探測儀以實現對瞬態工況下流場迅速變化的兩相流動的界面參數進行有效測量，解決傳統的探針測量手段不再適用瞬態工況下兩相流動的界面參數測量問題。本發明還提供了一種相態探測儀的安裝方法和包含相態探測儀的兩相流界面參數測量系統。

本發明通過下述技術方案實現：

相態探測儀包括基板，所述基板中心開設有貫通基板的上下表面的流道孔，所述流道孔內設置有至少2個電極絲層，每個電極絲層包括多根平行設置且位于同一平面內的電極絲，相鄰兩個電極絲層的電極絲互相垂直；所述電極絲層所在的平面垂直于流道孔的中心軸線。本技術方案中，至少一個電極絲層的電極絲作為激勵電極絲，用于在兩相流界面參數測量中傳遞激勵信號，至少一個與激勵電極絲相鄰的電極絲層的電極絲作為接收電極絲，用于采集電流信號；這兩個電極絲層形成一個相態探測器，即每個相態探測器由互相垂直但不接觸的一層激勵電極絲和一層接收電極絲構成。這樣，由于布置了多根激勵電極絲和接收電極絲，在空間上形成了許多探測點，具有很高的空間分辨率，可以實現對流道截面相態分布的瞬時測量。同時，激勵信號的掃描頻率可以高達上萬赫茲，具有很高的時間分辨率，對較高流速的兩相流動依然可以實現有效測量，支持瞬態工況下兩相流動的界面參數測量。

作為本發明的進一步改進，所述基板上在每個電極絲兩端對應的位置上均設置有條形槽，每個條形槽內安裝一根電極絲，所述條形槽的長度方向與安裝在其中的電極絲的長度方向一致。本實施例中，在基板上開設條形槽固定電極絲，使得電極絲的固定更加穩定，并且能實現準確定位。