摇摆状态下阻力特性分析

论文摘要

本论文对摇摆运动下自然循环的单相水流动阻力特性进行了实验研究和理论分析。实验研究以水为流体介质,实验段为水平布置的不锈钢圆管,在实验回路中进行了不同工况下的摇摆和不摇摆自然循环、强迫循环流动的实验。理论分析了摇摆情况下流量和压差之间半个周期的相位差的原因;对摇摆小流量情况下自然循环中一个周期内流量出现两次波峰的情况进行了尝试性的解释。对流量波动问题,通过理论分析,从波动的总压降中分离出摩阻压降部分。通过分析摇摆条件下压差测量受到的惯性力影响,确定了较理想的压差测量方案,并确定了数据处理的方法。通过处理数据,得到本实验条件下水平管内自然循环、强迫循环流动的摩阻系数,并与传统的摩阻公式计算值进行了比较。然后比较了相同热工条件下自然循环和强制循环、摇摆和不摇摆时的流动阻力,并分析了不同系统压力、摇摆周期和摇摆角度对摩阻系数的影响,拟合出了一定摇摆角度下自然循环水平管内流动摩阻系数的半经验公式。实验结果表明:水平管内自然循环流动,层流区摩阻系数与强迫循环基本一致,紊流区摩阻系数比强迫循环要小一些。摇摆周期对自然循环阻力特性的影响是,摇摆周期越小,自然循环流动摩阻系数越大;系统压力对稳态下阻力特性的影响并不明显,但是在摇摆情况下,随着系统压力的增加,自然循环摩阻系数也有显著的增加。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 自然循环研究现状
• 1.3 自然循环阻力特性研究现状
• 1.4 海洋条件对自然循环影响研究现状
• 1.5 本论文研究内容
• 第2章 实验装置与实验方法
• 2.1 实验装置
• 2.1.1 主回路系统
• 2.1.2 辅助系统
• 2.2 实验方法及实验步骤
• 2.2.1 实验方法
• 2.2.2 实验方案及步骤
• 2.2.3 实验参数范围
• 2.3 实验中出现的问题及检修
• 2.3.1 直流电加热开关自动起跳
• 2.3.2 预热器功率持续升高
• 2.4 测量误差
• 2.5 本章小结
• 第3章 实验现象及理论分析
• 3.1 稳态实验现象
• 3.2 摇摆情况下实验现象
• 3.2.1 流量与压差的相位差
• 3.2.2 摇摆小流量时出现的小波峰
• 3.2.3 自然循环摇摆小流量时流量两个周期循环
• 3.3 对非定常流动的理论推导
• 3.4 本章小结
• 第4章 实验数据处理和分析
• 4.1 稳态下实验数据处理
• 4.1.1 稳态下强迫循环实验
• 4.1.2 稳态下自然循环实验
• 4.1.3 稳态下强迫循环与自然循环的比较
• 4.2 摇摆状态下实验数据处理
• 4.2.1 摇摆对自然循环阻力特性的影响
• 4.2.1.1 摇摆周期对自然循环阻力特性的影响
• 4.2.1.2 摇摆角度对自然循环阻力特性的影响
• 4.2.2 摇摆对自然循环和强迫循环阻力特性影响的区别
• 4.2.3 摇摆周期对强迫循环阻力特性的影响
• 4.2.4 系统压力对摇摆状态下自然循环阻力特性的影响
• 4.2.5 摇摆周期对自然循环流量振幅的影响
• 4.2.6 系统压力对自然循环流量振幅的影响
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢