[發明專利]雜棒束工況兩相可視化實驗中多角度多點氣體注入方法

在審

• 申請號: 202010167945.8
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN113390606A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 周問;查于東;何琳;張斌;張博;吳攀;劉麗芳;單建強;傅孝良;楊燕華
• 申請（專利權）人: 國家電投集團科學技術研究院有限公司
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01N15/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 宋合成

本發明公開了一種復雜棒束工況兩相可視化實驗中多角度多點氣體注入方法，包括：箱體、至少一個模擬棒、毛細管。箱體內形成有容水腔；模擬棒形成為一端封閉的空心筒體狀，模擬棒的封閉端穿過箱體伸入容水腔內，模擬棒上形成有至少一個穿孔，穿孔沿壁厚方向貫通模擬棒；毛細管的一端連接氣源，且毛細管的另一端伸入模擬棒內且延伸至穿孔，毛細管的另一端的端部形成為注入口。根據本發明的復雜棒束工況兩相可視化實驗中多角度多點氣體注入方法，可以用來模擬在實際工況下，燃料棒在燃料組件的子通道內受熱，局部出現過熱沸騰而產生氣泡的物理現象，從而揭示自通道內的兩相流動規律，為準確預測CHF(臨界熱流密度或燒毀熱流密度)提供實驗依據。

技術領域

本發明涉及核電安全技術領域，尤其是涉及一種復雜棒束工況兩相可視化實驗中多角度多點氣體注入方法。

背景技術

相關技術中指出，格架設計的驗證實驗中，低壓下的格架棒束內流動和壓降分布一般用于格架性能的初步分析。而驗證格架的實驗中，兩相流動則是實驗必須的基本環境。而且在實驗中，如何保證在復雜棒束條件下如何用實驗模擬出穩定，多角度，且多點可控的兩相流動，則是長期困擾科研工作者的一大難題。

目前棒束內氣泡運動的可視化實驗研究中，常采用單通道內注氣的方式，且注氣方式有兩種：原棒內注氣和使用注氣管注入氣體的外注氣。原棒內注氣使用開孔的空心模擬棒進行注氣，屬于非侵入式的注氣方式，由于空心模擬棒內氣體空間較大，氣體的可壓縮性導致氣體在空心模擬棒內產生較大的壓縮，使壓力無法穩定地傳導到氣液相界面，進而導致注氣不連續、氣泡的頻率和尺寸不穩定等現象。此外，在實驗中，當液體流動時，一部分液體會進入空心模擬棒內或者注氣孔附近，影響局部壓力分布，使注氣孔位置處的壓力邊界出現波動，導致氣體的注入不可控。采用這種方式注氣時，不僅需要使用內徑很小的空心模擬棒以減小氣體的壓縮導致的氣流不穩定，但同時也意味著注氣尺寸越小，同工況下產生的氣泡尺寸更小，而產生氣泡的尺寸較小使得注氣的出口速度容易過大，造成注氣時氣泡涌向相鄰通道，增加了實驗觀測的困難和干擾。外注氣屬于侵入式的注氣方式，對氣泡和主流的流動影響較大。當液體流動時，注氣管下游會出現低壓尾跡區，影響氣泡的運動行為。部分氣泡會很快分散至相鄰通道，增加實驗觀測的難度。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明在于提出一種復雜棒束工況兩相可視化實驗中多角度多點氣體注入方法，所述氣體注入方法可以更好地觀察子通道內的氣泡運動情況。

根據本發明的復雜棒束工況兩相可視化實驗中多角度多點氣體注入方法,包括：箱體，所述箱體內形成有容水腔；至少一個模擬棒，所述模擬棒形成為一端封閉的空心筒體狀，所述模擬棒的封閉端穿過所述箱體伸入所述容水腔內，且所述模擬棒的外表面與所述箱體密封連接，所述模擬棒的位于所述容水腔的部分上形成有至少一個穿孔，所述穿孔沿所述模擬棒的壁厚方向貫通所述模擬棒；毛細管，所述毛細管的一端連接氣源，且所述毛細管的另一端伸入所述模擬棒內且延伸至所述穿孔，所述毛細管的所述另一端的端部形成為注入口，所述注入口適于向所述容水腔內的液體內注入氣泡，所述毛細管的周壁與所述穿孔的周壁密封連接。

根據本發明的復雜棒束工況兩相可視化實驗中多角度多點氣體注入方法，通過將模擬棒置入箱體內的容水腔，并將與氣源連通的毛細管從模擬棒的內部連接至模擬棒表面的穿孔，使得氣體可以沿著毛細管從模擬棒表面的穿孔流出并形成為氣泡，氣泡可以水中運動，由此，本實施例中的模擬棒可以用來模擬在實際工況下，由于燃料棒在燃料組件的子通道內受熱，局部出現過熱沸騰而產生氣泡的物理現象，從而揭示自通道內的兩相流動規律，為準確預測CHF(臨界熱流密度或燒毀熱流密度)提供實驗依據；同時，與相關技術中采用的兩種單通道注氣方式(原棒內注氣和使用主氣管注入氣體的外注氣)相比，更容易控制注氣過程，使產生的氣泡均勻連續，氣泡大小的可調節性和運動觀測都符合實驗需求。

根據本發明的一些實施例，所述注入口的孔徑在0.05mm至1.5mm的范圍內。

進一步地，所述注入口的孔徑在0.3mm到1.0mm的范圍內。