[發明專利]一種適用于研究穩壓器橫蕩水位與壓力波動測量實驗系統

在審

• 申請號: 201910203944.1
• 申請日: 2019-03-18
• 公開（公告）號: CN109974968A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 譚思超;陳佳睿;祁沛垚;李興;王爽;李鑫;郝思佳;劉政
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01M7/02;G01L5/00;G01F23/292
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種適用于研究穩壓器橫蕩水位與壓力波動測量實驗系統，包括橫蕩實驗臺、實驗本體、高速攝像機、壓力變送器，透明的實驗本體為液位的測量提供了良好的拍攝條件，并完全地符合PLIF技術的應用；伺服電機為整個裝置提供任意速度形式下的橫蕩條件，實現橫蕩狀態下的系統性研究；高頻壓電傳感器的運用，可以對容器壁面的任意位置處的抨擊載荷進行精準測量，進而容器在橫蕩條件下的疲勞損傷以及液位測量修正等設計性問題可得到評估。本發明解決了傳統液面后處理誤差較大的難題，修正差壓式液位的測量方法，可為橫蕩現象的研究提供全方面的實驗基礎，并能為裝置的設計、提高數值計算精準度等方面做出極大程度的優化。

技術領域

本發明涉及一種適用于研究產生橫蕩現象影響的可視化裝置，尤其涉及一種適用于研究穩壓器橫蕩水位與壓力波動測量實驗系統，屬于流體力學、容器設計，核安全分析等領域。

背景技術

在海洋條件或者船體自身運動條件下，穩壓器內會出現不同程度的晃蕩現象。晃蕩現象會對穩壓器容器壁產生沖擊應力，造成容器壁的疲勞、損傷；對于采用差壓式測量方法的水位測量信號，晃蕩現象引入的沖擊應力會導致測量的水位值偏離實際水位，降低水位的測量精度；當穩壓器內出現晃蕩現象時，自由液面會出現波動，可能造成穩壓器噴淋管嘴的淹沒、電加熱棒的裸露等。晃蕩現象影響穩壓器的正常運行，水位控制等，甚至會發生由于穩壓器水位信號偏離實際水位導致預期外的反應堆停堆，降低反應堆可靠性、安全性和經濟性。并且穩壓器內液相與汽相處于飽和平衡狀態，相變轉換劇烈，運用雷達、超聲等技術測量液位時會遇到大量散射等問題；穩壓器內的液位測量距離短，對精度要求較高。因此，需要一種適用于研究晃蕩現象的可視化裝置，對晃蕩現象內的自由液面及壓力等參數變化做系統性研究，用于驗證CFD計算的精準性；并根據CFD計算來實現穩壓器在各種運動條件下的運動狀況，對可能影響穩壓器正常運行的工況進行預測，對裝置壽期內受到的抨擊載荷進行疲勞、損傷等評估，對抑制其晃蕩現象的影響做設計上的改進。這要求該可視化裝置需要有清晰的自由液面捕捉以及壓力測量技術，實現晃蕩研究地精細化測量和系統性研究，提高反應堆可靠性和安全性。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種適用于研究穩壓器橫蕩水位與壓力波動測量實驗系統，運用先進的可視化技術可對實驗本體進行自由液面的實時捕捉及測量橫蕩引起的抨擊載荷，研究工況范圍廣，結構簡單，價格低廉，用于研究晃蕩容器的CFD計算，容器疲勞損傷的評估以及抑制晃蕩影響的設計。

本發明的目的是這樣實現的：包括不銹鋼底座、設置在不銹鋼底座上的絲杠和滑軌、安裝在絲杠和滑軌上的螺母、與螺母固連的鋁型材框架、安裝在鋁型材框架一端的設備升降臺、安裝在鋁型材框架另一端的穩壓器固定底座、設置在穩壓器固定底座上的可視化的實驗本體、激光支架、安裝在激光支架上的激光升降平臺、安裝在激光升降平臺上的激光發射器，絲杠由伺服電機驅動，設備升級臺上安裝有高速攝影儀和廣角濾鏡。

本發明還包括這樣一些結構特征：

1.設置在穩壓器固定底座上的可視化的實驗本體是指：在穩壓器固定底座上設置有四個穩壓器側面固定角鋼、四個穩壓器側面固定角鋼之間設置有穩壓器底面固定鋼圈，可視化的實驗本體設置在穩壓器底面固定鋼圈內。

2.可視化的實驗本體由上下有機玻璃粘結而成。

3.可視化的實驗本體內加有羅丹明B溶液。

4.可視化的實驗本體的底部設置有兩個測壓孔，側壁設置有一個測壓孔，每個測壓孔中設置有壓力傳感器。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：(1)采用有機玻璃制作實驗本體，既提供了近似剛性的實驗體，又可提供研究內部液面的高透明度，為高速攝像機的拍攝提供條件。(2)PLIF技術的應用提高了圖像后處理的精度并降低了識別噪聲。(3)橫蕩實驗臺采用鋁型材料，具有拆卸方便，利于裝置固定等優點，結構簡單，靈活度高。(4)可用于研究小型浮動反應堆及核動力艦船受海洋條件影響的實驗研究。(5)裝置設計簡單，容易加工，價格低廉。