[发明专利]一种用于流场可视化研究的实验棒

说明书

本发明公开了一种用于流场可视化研究的实验棒，所述实验棒包括：上端塞、FEP薄壁管、下端塞，上端塞下端与FEP薄壁管上端通过热熔方式连接，FEP薄壁管下端与下端塞上端通过热熔方式连接，通过上端塞和下端塞中心通孔实现注水排气，实验棒内充满水后FEP薄壁管在流道内几乎不再可见，实验棒对光学信号干扰极小，加工方便且几何精度高，易于定位和密封并且可以对实验棒内压力进行调节，非常适合流场可视化研究。

技术领域

本发明流体实验设备技术领域，具体地，涉及一种用于流场可视化研究的实验棒。

背景技术

燃料元件棒是反应堆系统堆芯的基本构成单元，反应堆冷却剂流经反应堆堆芯将燃料元件棒释放的能量输送至发电系统，同时实现对反应堆堆芯的冷却。燃料元件棒周围冷却剂流场中流速、压降、湍流特性等宏观和微观参数的分布特性对堆芯能量传递过程影响显著。进而，决定了核燃料的利用率、燃料棒的破损率。美国西屋公司和法国法马通公司在大量实验的基础上开发出了不同形式的燃料元件棒。目前，我国核电技术正处于国产化重要阶段，而燃料元件棒的研发是其重中之重。

燃料元件棒研发过程中，可视化实验是认识元件棒与周围冷却剂流场中各种宏观和微观现象及其机理的重要手段。真实的燃料元件棒为不透明的金属材料，无法满足可视化实验要求，因此需要开发一种即可以模拟燃料元件棒几何尺寸和结构，又能满足可视化实验要求的透明实验棒。

经调研，目前类似可视化实验研究中大部分采用石英玻璃或有机玻璃制成的实心棒作为研究对象。此类实心实验棒在结构较为简单时(圆柱体)加工较为方便。但是此类实验棒的光学性能较差，对光学信号有较强的干扰，从而影响了实验的准确性。同时，此类实验棒在实验段内安装也较为困难。

综上所述，本申请发明人在实现本申请发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，现有的实验棒存在光学性能较差，对光学信号有较强的干扰，从而影响了实验的准确性，在实验段内安装也较为困难的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种用于流场可视化研究的实验棒，解决了现有的实验棒存在光学性能较差，对光学信号有较强的干扰，从而影响了实验的准确性，在实验段内安装也较为困难的技术问题，实现了可用于流场可视化研究实验棒光学信号干扰极小，加工方便且几何精度高，易于定位和密封，并且可以对实验棒内压力进行调节的技术效果。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种用于流场可视化研究的实验棒，所述实验棒包括：

上端塞、FEP薄壁管、下端塞，上端塞下端与FEP薄壁管上端通过热熔方式连接，FEP薄壁管下端与下端塞上端通过热熔方式连接。

其中，FEP薄壁管透明度高、折射率与水非常接近，在可视化实验过程中对光学信号干扰极小。上端塞及下端塞由FEP棒材加工成型，上端塞、下端塞及FEP薄壁管使用相同材料制造可以保证实验棒整体热熔粘接过程中相对变形量最小。FEP薄壁管与上端塞和下端塞为同种材料，采用热熔方式连接，该种加工方式操作简单，加工过程中变形量小，可以提高实验棒精度。

进一步的，上端塞轴向开有上端塞中心通孔，与FEP薄壁管内腔相连，用于实验初期排出实验棒内空气和实验过程中控制实验棒内压力；上端塞上部周向设有上端塞定位槽用于固定实验棒位置和流道密封；上端塞中下部设有上端塞熔焊槽用于与FEP薄壁管连接时填充焊料；上端塞底部设有上端塞倒角用于上端塞插入FEP薄壁管。

进一步的，下端塞轴向开有下端塞中心通孔，与FEP薄壁管内腔相连，用于实验初期向实验棒内注水和实验过程中控制实验棒内压力；下端塞顶部设置下端塞倒角用于下端塞插入FEP薄壁管；下端塞中上部设有下端塞熔焊槽用于与FEP薄壁管连接时填充焊料；下端塞中部设有下端塞定位平台用于固定实验棒位置；下端塞中下部设有下端塞定位槽用于固定实验棒位置和流道密封。