[发明专利]杂棒束工况两相可视化实验中多角度多点气体注入方法

说明书

本发明公开了一种复杂棒束工况两相可视化实验中多角度多点气体注入方法，包括：箱体、至少一个模拟棒、毛细管。箱体内形成有容水腔；模拟棒形成为一端封闭的空心筒体状，模拟棒的封闭端穿过箱体伸入容水腔内，模拟棒上形成有至少一个穿孔，穿孔沿壁厚方向贯通模拟棒；毛细管的一端连接气源，且毛细管的另一端伸入模拟棒内且延伸至穿孔，毛细管的另一端的端部形成为注入口。根据本发明的复杂棒束工况两相可视化实验中多角度多点气体注入方法，可以用来模拟在实际工况下，燃料棒在燃料组件的子通道内受热，局部出现过热沸腾而产生气泡的物理现象，从而揭示自通道内的两相流动规律，为准确预测CHF(临界热流密度或烧毁热流密度)提供实验依据。

技术领域

本发明涉及核电安全技术领域，尤其是涉及一种复杂棒束工况两相可视化实验中多角度多点气体注入方法。

背景技术

相关技术中指出，格架设计的验证实验中，低压下的格架棒束内流动和压降分布一般用于格架性能的初步分析。而验证格架的实验中，两相流动则是实验必须的基本环境。而且在实验中，如何保证在复杂棒束条件下如何用实验模拟出稳定，多角度，且多点可控的两相流动，则是长期困扰科研工作者的一大难题。

目前棒束内气泡运动的可视化实验研究中，常采用单通道内注气的方式，且注气方式有两种：原棒内注气和使用注气管注入气体的外注气。原棒内注气使用开孔的空心模拟棒进行注气，属于非侵入式的注气方式，由于空心模拟棒内气体空间较大，气体的可压缩性导致气体在空心模拟棒内产生较大的压缩，使压力无法稳定地传导到气液相界面，进而导致注气不连续、气泡的频率和尺寸不稳定等现象。此外，在实验中，当液体流动时，一部分液体会进入空心模拟棒内或者注气孔附近，影响局部压力分布，使注气孔位置处的压力边界出现波动，导致气体的注入不可控。采用这种方式注气时，不仅需要使用内径很小的空心模拟棒以减小气体的压缩导致的气流不稳定，但同时也意味着注气尺寸越小，同工况下产生的气泡尺寸更小，而产生气泡的尺寸较小使得注气的出口速度容易过大，造成注气时气泡涌向相邻通道，增加了实验观测的困难和干扰。外注气属于侵入式的注气方式，对气泡和主流的流动影响较大。当液体流动时，注气管下游会出现低压尾迹区，影响气泡的运动行为。部分气泡会很快分散至相邻通道，增加实验观测的难度。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种复杂棒束工况两相可视化实验中多角度多点气体注入方法，所述气体注入方法可以更好地观察子通道内的气泡运动情况。

根据本发明的复杂棒束工况两相可视化实验中多角度多点气体注入方法,包括：箱体，所述箱体内形成有容水腔；至少一个模拟棒，所述模拟棒形成为一端封闭的空心筒体状，所述模拟棒的封闭端穿过所述箱体伸入所述容水腔内，且所述模拟棒的外表面与所述箱体密封连接，所述模拟棒的位于所述容水腔的部分上形成有至少一个穿孔，所述穿孔沿所述模拟棒的壁厚方向贯通所述模拟棒；毛细管，所述毛细管的一端连接气源，且所述毛细管的另一端伸入所述模拟棒内且延伸至所述穿孔，所述毛细管的所述另一端的端部形成为注入口，所述注入口适于向所述容水腔内的液体内注入气泡，所述毛细管的周壁与所述穿孔的周壁密封连接。

根据本发明的复杂棒束工况两相可视化实验中多角度多点气体注入方法，通过将模拟棒置入箱体内的容水腔，并将与气源连通的毛细管从模拟棒的内部连接至模拟棒表面的穿孔，使得气体可以沿着毛细管从模拟棒表面的穿孔流出并形成为气泡，气泡可以水中运动，由此，本实施例中的模拟棒可以用来模拟在实际工况下，由于燃料棒在燃料组件的子通道内受热，局部出现过热沸腾而产生气泡的物理现象，从而揭示自通道内的两相流动规律，为准确预测CHF(临界热流密度或烧毁热流密度)提供实验依据；同时，与相关技术中采用的两种单通道注气方式(原棒内注气和使用主气管注入气体的外注气)相比，更容易控制注气过程，使产生的气泡均匀连续，气泡大小的可调节性和运动观测都符合实验需求。

根据本发明的一些实施例，所述注入口的孔径在0.05mm至1.5mm的范围内。

进一步地，所述注入口的孔径在0.3mm到1.0mm的范围内。