球床多孔介質通道單相流體流動特性研究.pdf

1、本文以球床水冷反應堆為研究背景，對管內(nèi)填充玻璃球構成的球床多孔介質通道內(nèi)單相水的流動特性進行了可視化研究。實驗采用的有機玻璃管的內(nèi)徑為50mm，填充玻璃球直徑分別為2mm、3mm、5mm和8mm，相應的孔隙率為0.366、0.395，0.384和0.408。實驗在常壓下進行，流速范圍為1.08～3755.5kg/h。
　　 多孔介質內(nèi)的流動特性計算中比較常用的有Forchheimer模型和Izbash模型。通過與實驗數(shù)據(jù)對比分析

2、，發(fā)現(xiàn)Forchheimer方法計算更為準確，物理意義也更加明顯。還將幾種典型的以Forchheimer計算模型為基礎的Ergun型經(jīng)驗公式與實驗數(shù)據(jù)進行了對比分析，結果表明此類公式在低流速時能與實驗數(shù)據(jù)符合較好，但隨著流速的提高誤差呈現(xiàn)增加的趨勢。雖然根據(jù)無量綱壓降隨雷諾數(shù)變化趨勢的不同，確定出了多孔介質通道內(nèi)不同流區(qū)的轉換邊界，但是分區(qū)擬合方法得到的Ergun型經(jīng)驗公式在分區(qū)點的粘性阻力項和慣性阻力項計算值不連續(xù)；采用不分區(qū)擬合的方

3、法，計算精度又相對較低。引入邊界效應的影響，以Forchheimer計算模型為基礎，給出了新的阻力壓降計算公式，其平均相對誤差為5.92％，最大相對誤差小于12％。
　　 本文還對流動特性進行了示蹤觀察和壓力波動分析。在多孔介質通道內(nèi)不同流態(tài)的流體呈現(xiàn)出不同的流動特征和壓力波動變化特性。在Forchheimer區(qū)，流體流線存在交叉和分離現(xiàn)象，壓力脈動相對較??；在湍流區(qū)，壓力脈動相對較大。多孔介質內(nèi)的流體同時還存在著滯流、回流以及