[發明專利]兩相流界面參數測量方法

有效

• 申請號: 201810428234.4
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN108534835B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 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
• 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

本發明公開了一種兩相流界面參數測量方法，采用兩相流界面參數測量系統進行測量；所述兩相流界面參數測量系統包括三層電極絲，分別作為激勵電極絲和接收電極絲；方法包括以下步驟：S1、激勵信號控制單元產生激勵信號并發送給所有激勵電極絲；S2、激勵電極絲接收并向接收電極絲傳遞激勵信號；S3、接收電極絲上的所有探測點采集電流信號并發送給接收信號處理單元；S4、接收信號處理單元接收相態探測裝置發送的電流信號，并根據接收到的電流信號計算界面參數，所述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。本發明在瞬態工況下保證實時、準確和穩定地測量截面全場界面參數，為開展瞬態工況下的兩相流動深入研究提供數據支撐。

技術領域

本發明涉及兩相流動實驗測試領域，具體涉及一種兩相流界面參數測量方法。

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兩相流界面參數測量方法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。

本發明通過下述技術方案實現：

兩相流界面參數測量方法，采用兩相流界面參數測量系統進行測量；

所述兩相流界面參數測量系統包括激勵信號控制單元、相態探測裝置和接收信號處理單元；

所述相態探測裝置包括基板，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3個電極絲層，分別為上層電極絲層、中部電極絲層和下層電極絲層，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，且上層電極絲層和下層電極絲層到中部電極絲層的距離相等；

中部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，上層電極絲層和下層電極絲層的電極絲作為接收電極絲，用于采集電流信號；所述激勵信號控制單元連接所有激勵電極絲；所有接收電極絲均與接收信號處理單元相連；激勵電極絲在上層電極絲層所在平面上的投影與上層電極絲層上的接收電極絲相交的點構成第一組探測點，激勵電極絲在下層電極絲層所在平面上的投影與下層電極絲層上的接收電極絲相交的點構成第二組探測點；

所述兩相流界面參數測量方法包括以下步驟：

S1、激勵信號控制單元產生激勵信號并發送給所有激勵電極絲；

S2、激勵電極絲接收并向接收電極絲傳遞激勵信號；

S3、接收電極絲上的所有探測點采集電流信號并發送給接收信號處理單元；

S4、接收信號處理單元接收相態探測裝置發送的電流信號，并根據接收到的電流信號計算界面參數，所述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。