加热棒束通道丝网传感器两相流探测方法及影响因素研究

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作者 周洋 周文雄 +1 位作者 谭煦滨 潘良明 《重庆大学学报》 北大核心 2025年第7期75-84,共10页

加热棒束通道内的气液两相特性分析对反应堆安全运行至关重要。通常采用实验的方法对棒束通道内的两相流特性展开研究。常温下棒束通道的实验中丝网传感器是一种常用的测量手段,但其在带电棒束通道中的应用较少。基于有限元仿真软件中... 加热棒束通道内的气液两相特性分析对反应堆安全运行至关重要。通常采用实验的方法对棒束通道内的两相流特性展开研究。常温下棒束通道的实验中丝网传感器是一种常用的测量手段,但其在带电棒束通道中的应用较少。基于有限元仿真软件中的静电场方法分析了带电棒束通道内电场的存在对丝网传感器的测量影响,并通过实验对仿真结果进行验证。结果表明,在带电棒束通道中,施加给发射电极的激励电压越大,测量区域对气液两相的敏感性越强,越有利于丝网传感器对气液两相的识别。通过20V激励电压下的成像实验验证了该条件下丝网传感器测量的可行性。 展开更多

关键词 棒束通道 两相流 丝网传感器 有限元法

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基于丝网传感器的两相流相场与浓度场同步测量方法

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作者 夏馨语 闫旭 +2 位作者 傅俊森 肖瑶 顾汉洋 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第2期383-393,共11页

准确认识核反应堆燃料组件内交混行为对其优化设计与安全分析极为关键。丝网传感器可对流道截面进行高时空分辨率相分布成像,结合示踪剂质量平衡法已可实现燃料组件单相交混精细测量。但因缺乏两相下浓度场后处理算法,尚无法应用于两相... 准确认识核反应堆燃料组件内交混行为对其优化设计与安全分析极为关键。丝网传感器可对流道截面进行高时空分辨率相分布成像,结合示踪剂质量平衡法已可实现燃料组件单相交混精细测量。但因缺乏两相下浓度场后处理算法,尚无法应用于两相交混研究。本文考虑到相同空泡份额下液相电导率对丝网敏感体的影响特性,提出了一种两相浓度反演算法,实现了两相流动空泡份额场、液相浓度场同步测量。基于电势场数值模拟与实验确认了算法的正确性与精确度。结果显示算法可适用于各类复杂的两相流工况,典型工况下两相浓度反演算法获得的浓度分布平均相对偏差为3.6%。基于本文实验结果表明,该算法计算获得的浓度矩阵平均相对偏差小于3%,进一步验证了同步测量方法的良好的适用性与精确度。 展开更多

关键词 丝网传感器 空泡份额场 液相浓度场 同步测量 两相浓度反演算法

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基于丝网传感器的棒束通道两相流实验研究

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作者 隆鹏陈 史昊鹏 +1 位作者 赵萌 程以炫 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第1期107-115,共9页

为研究压水堆棒束通道内气液两相流型特性及演变规律,基于双层丝网传感器(WMS)在常温常压下开展了3×3棒束通道内的空气-水两相流型测量实验,流型包含泡状流、泡-帽状流和弹状流。结果表明:常温常压下横向升力方向发生反转的临界气... 为研究压水堆棒束通道内气液两相流型特性及演变规律,基于双层丝网传感器(WMS)在常温常压下开展了3×3棒束通道内的空气-水两相流型测量实验,流型包含泡状流、泡-帽状流和弹状流。结果表明:常温常压下横向升力方向发生反转的临界气泡直径范围为4~5.8 mm。此外,对于泡状流,气相表观速度较低时,空泡份额呈现“壁峰”分布;气相表观速度较高时,呈现“中心峰”分布。对于泡-帽状流,相邻子通道内,帽状气泡交叉分布,并引发液相在相邻子通道间的大尺度交混,空泡份额呈现“中心峰”分布。对于弹状流,大尺寸气泡沿轴向发展会跨越子通道间隙并聚合为弹状气泡,空泡份额“中心峰”分布更为明显。将实验数据用以评价部分漂移流模型,其中Bestion漂移流模型因高估漂移速度,导致空泡份额预测结果偏小;Ozaki漂移流模型对空泡份额预测较为精准,其平均相对误差为9.8%。 展开更多

关键词 两相流 丝网传感器 空泡份额 气泡尺寸分布 漂移流模型

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用于5×5棒束通道气-液两相流的丝网传感器数值模拟研究

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作者 夏雪艳 刘莉 +2 位作者 包睿祺 罗皓天 顾汉洋 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第8期1705-1716,共12页

在反应堆事故工况下,堆芯棒束通道中的气-液两相流呈现复杂的多维瞬态特性,因此,精确测量棒束通道中的两相流动参数对于反应堆设计优化至关重要。丝网传感器(WMS)作为一种基于电导法的流动成像技术,能够以高时空分辨率采集不同通道截面... 在反应堆事故工况下,堆芯棒束通道中的气-液两相流呈现复杂的多维瞬态特性,因此,精确测量棒束通道中的两相流动参数对于反应堆设计优化至关重要。丝网传感器(WMS)作为一种基于电导法的流动成像技术,能够以高时空分辨率采集不同通道截面气-液两相流的全流场信息。本文基于COMSOL软件的数值模拟,分析了不同丝网结构参数对5×5棒束通道WMS测量精度的影响。结合实验和模拟结果,在综合考虑WMS的空间分辨率及串音效应的情况下,选择电极丝直径为0.1 mm、横向间距为2 mm、纵向间距为2 mm的设计能够有效提高测量精度,为WMS技术在复杂流场中的应用提供了理论依据。 展开更多

关键词 5×5棒束通道 气-液两相流 丝网传感器 数值模拟

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用于探测液态金属-气体的DLC涂层式丝网探针数值模拟与结构优化

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作者 包睿祺 刘莉 +3 位作者 刘帅 袁俊杰 刘茂龙 顾汉洋 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期344-356,共13页

液态金属-气体两相流是铅冷快堆在蒸汽发生器传热管破裂(SGTR)事故下的物理现象之一,考虑到液态金属的不透明性、腐蚀性及高温性,本文提出一种类金刚石(DLC)涂层式丝网探针(WMS)对液态金属-气体两相流相态分布进行探测。基于COMSOL软件... 液态金属-气体两相流是铅冷快堆在蒸汽发生器传热管破裂(SGTR)事故下的物理现象之一,考虑到液态金属的不透明性、腐蚀性及高温性,本文提出一种类金刚石(DLC)涂层式丝网探针(WMS)对液态金属-气体两相流相态分布进行探测。基于COMSOL软件,建立了涂层式WMS的数值模型并进行了实验验证,通过电场模拟阐明了该新型探针应用于含液态金属气液两相流的可行性。进一步地,通过改变丝网电极的间距与直径、涂层的厚度,研究了结构参数对涂层式WMS测量精度的影响。结果表明,电极丝横向间距为2~3 mm、垂直间距为1.5~2 mm时,WMS测量精度较高,而涂层厚度和电极丝直径的影响较小。本研究可指导DLC涂层式WMS在液态金属-气体两相环境中的实际应用,并为分析SGTR事故后的多相分布提供技术基础。 展开更多

关键词 液态金属-气体两相流 丝网探针 类金刚石涂层 空泡份额 数值模拟

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网状静电传感器弯管处颗粒速度与浓度的测量 被引量：8

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作者 张文彪 杨彬彬 +1 位作者 钱相臣 闫勇 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期2790-2796,共7页

为了对气力输送管道进行实时监控,并且提高炉膛内的燃烧效率,需要对气力输送管道中颗粒的速度与浓度分布进行测量。采用一种网状结构的静电传感器测量气力输送管道弯管处的颗粒速度与浓度分布。为了研究传感器的特性,首先建立了网状静... 为了对气力输送管道进行实时监控,并且提高炉膛内的燃烧效率,需要对气力输送管道中颗粒的速度与浓度分布进行测量。采用一种网状结构的静电传感器测量气力输送管道弯管处的颗粒速度与浓度分布。为了研究传感器的特性,首先建立了网状静电传感器的有限元模型。根据有限元仿真结果,优化网状静电传感器的设计,使其拥有更高更均匀的灵敏度分布,在实验室规模颗粒流实验平台上进行了实验研究。通过对上下游平面对应位置网状电极所得静电信号进行互相关运算,可以估测颗粒的轴向速度分布;通过对同一平面网状电极静电信号的均方根值进行重建,可以得到固体颗粒的相对浓度分布。实验研究表明,该网状静电传感器可以用来测量气力输送管道弯管处颗粒速度与浓度分布。 展开更多

关键词 网状静电传感器 气力输送管道 颗粒 速度 浓度

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基于网状静电传感器鼓泡流化床运行参数监测

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作者 张文彪 杨彬彬 程旭峰 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期1011-1017,共7页

为了深入研究流化床中颗粒的流动特性和优化流化床反应器的性能,需要对流化床的运行参数如流速和电荷分布进行实时地监测。由于灵敏度高且分布均匀,网状静电传感器被用来在实验室规模鼓泡流化床上测量固体颗粒的速度廓形和电荷分布。固... 为了深入研究流化床中颗粒的流动特性和优化流化床反应器的性能,需要对流化床的运行参数如流速和电荷分布进行实时地监测。由于灵敏度高且分布均匀,网状静电传感器被用来在实验室规模鼓泡流化床上测量固体颗粒的速度廓形和电荷分布。固体颗粒的速度廓形是通过对上下游平面对应位置的静电信号进行互相关计算得到的。网状电极上的感应电荷可以通过静电信号的均方根(RMS)估算。根据电荷重建算法,利用所有电极上的感应电荷重建截面处固体颗粒的电荷分布。研究结果表明:网状静电传感器可以捕捉到鼓泡流化床床壁附近的下落颗粒;由于流化床内颗粒速度廓形的影响,传感器中心处电极上的感应电荷量大于床壁附近电极上的感应电荷量,并且重建结果显示流化床截面电荷分布相对均匀。 展开更多

关键词 网状静电传感器 鼓泡流化床 电荷分布 速度廓形

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基于丝网传感器的气水两相流流型转换测量 被引量：4

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作者 孙圆圆 李坤 +2 位作者 李凯 牛泽 韩焱 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期364-369,共6页

两相流流型有助于两相流体结构与运动规律的研究,是开展气水两相流研究的基础。为了探究各种流型之间转换过程中的流体动力学现象,利用丝网传感器(Wire Mesh Sensor,WMS)通过对50 mm内径的垂直管道不同流动条件下各种流动形态的空隙率... 两相流流型有助于两相流体结构与运动规律的研究,是开展气水两相流研究的基础。为了探究各种流型之间转换过程中的流体动力学现象,利用丝网传感器(Wire Mesh Sensor,WMS)通过对50 mm内径的垂直管道不同流动条件下各种流动形态的空隙率、气泡分布及其变化过程成像测量表明在水相表观流速不变,气相表观流速增加的条件下,从泡状流到弹状流过渡过程中,均匀分布的离散小气泡密度逐渐增加,管道中心气泡浓度逐渐高于管壁,管道中心小气泡开始碰撞聚合形成大气泡;随着水相表观流速减小,进一步增加气相表观流速,弹状大气泡破裂成若干不规则气泡,向下一个流型过渡。 展开更多

关键词 垂直上升管 气水两相流 流型转换 丝网传感器

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一种新型网丝传感器优化设计 被引量：3

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作者 孙青 王化祥 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期465-470,共6页

基于COMSOL仿真软件,对新型的网丝传感器进行了仿真研究,并针对原油高含水情况下油分相含率检测,优化设计网丝式传感器结构。根据油滴尺寸、网格细分以及重建图像等问题提出了分块多阈值算法。仿真实验表明,基于分块多阈值算法进行图像... 基于COMSOL仿真软件,对新型的网丝传感器进行了仿真研究,并针对原油高含水情况下油分相含率检测,优化设计网丝式传感器结构。根据油滴尺寸、网格细分以及重建图像等问题提出了分块多阈值算法。仿真实验表明,基于分块多阈值算法进行图像重建,明显改善图像质量,提高了油分相含量检测精度。 展开更多

关键词 网丝传感器 分块多阈值法 COMSOL 空间分辨率

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基于丝网探针的螺旋管内气液两相流气泡行为研究 被引量：1

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作者 戴军涛 刘莉 +2 位作者 刘帅 顾汉洋 王科 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第10期4377-4388,共12页

核反应堆蒸汽发生器的传热面由螺旋管束组成。螺旋管的三维螺旋结构使得泡状流和塞状流等气液两相流中的气泡在重力、离心力和浮力等作用下在管道内部呈现不对称的相分布状态,两相滑移速度增大,显著影响换热性能并导致DNB型传热恶化难... 核反应堆蒸汽发生器的传热面由螺旋管束组成。螺旋管的三维螺旋结构使得泡状流和塞状流等气液两相流中的气泡在重力、离心力和浮力等作用下在管道内部呈现不对称的相分布状态,两相滑移速度增大,显著影响换热性能并导致DNB型传热恶化难以预测。实验介质为空气-水,结合自主开发的电导式丝网探针技术并发展先进的数据后处理算法,实现了复杂流场的三维时空重构和离散气泡粒径的精细测量,获得了螺旋管内泡状流和塞状流的截面空泡分布规律。基于研究结果,可根据气泡分布规律对螺旋管道的几何结构进行调整以避免传热恶化,为螺旋管式蒸发器的安全设计提供了基础数据和优化思路。 展开更多

关键词 蒸汽发生器 螺旋管 丝网探针 气液两相流 气泡 粒度分布

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丝网传感器的气液两相流可视化测量特性研究 被引量：1

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作者 张海 徐英 +3 位作者 张涛 孙涔崴 魏传顺 戴志向 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期4573-4583,共11页

关于丝网传感器(WMS)可视化测量能力已有学者采用多种流体可视化技术进行了研究评估,数值仿真方法以其低成本、灵活多样优势受到了广泛关注,但瞬态流场-电场的WMS耦合仿真评估鲜有报道。针对空间分辨率3.125 mm,16×16电导型WMS,基... 关于丝网传感器(WMS)可视化测量能力已有学者采用多种流体可视化技术进行了研究评估,数值仿真方法以其低成本、灵活多样优势受到了广泛关注,但瞬态流场-电场的WMS耦合仿真评估鲜有报道。针对空间分辨率3.125 mm,16×16电导型WMS,基于电场域中被测介质局部电导率与流体相含率的线性关系提出了流场-电场耦合方法。采用COMSOL实现了分层流、环状流和段塞流的气液两相流体仿真以及相应的耦合计算,结果表明WMS测量重构图、电流密度模值分布等信息与真实气液相分布严格对应,证明WMS具有出色的可视化测量能力和耦合方法的可行性。此外采集了不同液位高度静态分层流WMS实验数据,并与仿真数据进行分析对比,二者测量归一化值重构图与静态流体分布相吻合,表明了仿真模型的可靠性,以及测量值归一化处理能有效修正因WMS“边缘电场畸变”造成的边缘点测量值与流体分布之间的非线性映射关系,确保整个横截面上两者之间的一致线性映射。 展开更多

关键词 wms成像 气液两相流 流场-电场耦合仿真 边缘电场畸变 归一化

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基于线列阵传感器的射流冲击试验含气率分布研究 被引量：4

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作者 王兴涛 田芳 +1 位作者 Jascha Eisemberg H.-M.Prasser 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1008-1015,共8页

射流冲击是一种气-液两相流现象,既可作为一种除盐水混合硼酸的有效方法,也可用于研究压水堆(PWR)的承压热冲击(PTS)事故现象。当液体射流撞击水面时,发生气体夹带现象,并产生气泡,气泡夹带对混合过程起到关键的影响作用。研究了不同射... 射流冲击是一种气-液两相流现象,既可作为一种除盐水混合硼酸的有效方法,也可用于研究压水堆(PWR)的承压热冲击(PTS)事故现象。当液体射流撞击水面时,发生气体夹带现象,并产生气泡,气泡夹带对混合过程起到关键的影响作用。研究了不同射流高度和流速下的含气率分布,设计了一种新型三层可移动线列阵传感器(WMS)测量瞬时二维局部空隙率,具有较高的空间分辨率(3 mm)和极高的时间分辨率(2 500 Hz),基于线列阵传感器测量的原始数据,获得了射流冲击中气体夹带的含气率分布,对比分析了不同射流高度和流速下的平均含气率分布。 展开更多

关键词 气-液两相流 射流冲击 气泡夹带 线列阵传感器 含气率

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一种测量气-液两相流的线列阵传感器设计 被引量：1

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作者 王兴涛 田芳 +1 位作者 Eisemberg Jascha Prasser H M 《传感器与微系统》 CSCD 2015年第8期103-105,109,共4页

针对气—液两相流研究对含气率测量的需求,基于线列阵测量技术原理,设计了一种可移动式线列阵两相流测量传感器,该传感器具有较高的空间分辨率(3 mm)和极高的时间分辨率(2 500 Hz),设计了线列阵传感器标定和含气率算法,实现了瞬时二维... 针对气—液两相流研究对含气率测量的需求,基于线列阵测量技术原理,设计了一种可移动式线列阵两相流测量传感器,该传感器具有较高的空间分辨率(3 mm)和极高的时间分辨率(2 500 Hz),设计了线列阵传感器标定和含气率算法,实现了瞬时二维局部含气率的测量。经过射流冲击试验验证表明:该线列阵传感器结构稳定,基于原始测量数据,采用标定和含气率求解算法,可计算气泡夹带现象在水平截面的平均含气率分布情况。 展开更多

关键词 气—液两相流 线列阵传感器 含气率

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