[发明专利]一种适用于研究稳压器横荡水位与压力波动测量实验系统

说明书

本发明提供一种适用于研究稳压器横荡水位与压力波动测量实验系统，包括横荡实验台、实验本体、高速摄像机、压力变送器，透明的实验本体为液位的测量提供了良好的拍摄条件，并完全地符合PLIF技术的应用；伺服电机为整个装置提供任意速度形式下的横荡条件，实现横荡状态下的系统性研究；高频压电传感器的运用，可以对容器壁面的任意位置处的抨击载荷进行精准测量，进而容器在横荡条件下的疲劳损伤以及液位测量修正等设计性问题可得到评估。本发明解决了传统液面后处理误差较大的难题，修正差压式液位的测量方法，可为横荡现象的研究提供全方面的实验基础，并能为装置的设计、提高数值计算精准度等方面做出极大程度的优化。

技术领域

本发明涉及一种适用于研究产生横荡现象影响的可视化装置，尤其涉及一种适用于研究稳压器横荡水位与压力波动测量实验系统，属于流体力学、容器设计，核安全分析等领域。

背景技术

在海洋条件或者船体自身运动条件下，稳压器内会出现不同程度的晃荡现象。晃荡现象会对稳压器容器壁产生冲击应力，造成容器壁的疲劳、损伤；对于采用差压式测量方法的水位测量信号，晃荡现象引入的冲击应力会导致测量的水位值偏离实际水位，降低水位的测量精度；当稳压器内出现晃荡现象时，自由液面会出现波动，可能造成稳压器喷淋管嘴的淹没、电加热棒的裸露等。晃荡现象影响稳压器的正常运行，水位控制等，甚至会发生由于稳压器水位信号偏离实际水位导致预期外的反应堆停堆，降低反应堆可靠性、安全性和经济性。并且稳压器内液相与汽相处于饱和平衡状态，相变转换剧烈，运用雷达、超声等技术测量液位时会遇到大量散射等问题；稳压器内的液位测量距离短，对精度要求较高。因此，需要一种适用于研究晃荡现象的可视化装置，对晃荡现象内的自由液面及压力等参数变化做系统性研究，用于验证CFD计算的精准性；并根据CFD计算来实现稳压器在各种运动条件下的运动状况，对可能影响稳压器正常运行的工况进行预测，对装置寿期内受到的抨击载荷进行疲劳、损伤等评估，对抑制其晃荡现象的影响做设计上的改进。这要求该可视化装置需要有清晰的自由液面捕捉以及压力测量技术，实现晃荡研究地精细化测量和系统性研究，提高反应堆可靠性和安全性。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种适用于研究稳压器横荡水位与压力波动测量实验系统，运用先进的可视化技术可对实验本体进行自由液面的实时捕捉及测量横荡引起的抨击载荷，研究工况范围广，结构简单，价格低廉，用于研究晃荡容器的CFD计算，容器疲劳损伤的评估以及抑制晃荡影响的设计。

本发明的目的是这样实现的：包括不锈钢底座、设置在不锈钢底座上的丝杠和滑轨、安装在丝杠和滑轨上的螺母、与螺母固连的铝型材框架、安装在铝型材框架一端的设备升降台、安装在铝型材框架另一端的稳压器固定底座、设置在稳压器固定底座上的可视化的实验本体、激光支架、安装在激光支架上的激光升降平台、安装在激光升降平台上的激光发射器，丝杠由伺服电机驱动，设备升级台上安装有高速摄影仪和广角滤镜。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.设置在稳压器固定底座上的可视化的实验本体是指：在稳压器固定底座上设置有四个稳压器侧面固定角钢、四个稳压器侧面固定角钢之间设置有稳压器底面固定钢圈，可视化的实验本体设置在稳压器底面固定钢圈内。

2.可视化的实验本体由上下有机玻璃粘结而成。

3.可视化的实验本体内加有罗丹明B溶液。

4.可视化的实验本体的底部设置有两个测压孔，侧壁设置有一个测压孔，每个测压孔中设置有压力传感器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)采用有机玻璃制作实验本体，既提供了近似刚性的实验体，又可提供研究内部液面的高透明度，为高速摄像机的拍摄提供条件。(2)PLIF技术的应用提高了图像后处理的精度并降低了识别噪声。(3)横荡实验台采用铝型材料，具有拆卸方便，利于装置固定等优点，结构简单，灵活度高。(4)可用于研究小型浮动反应堆及核动力舰船受海洋条件影响的实验研究。(5)装置设计简单，容易加工，价格低廉。