[发明专利]一种蒸汽发生器管束两相横向流弹失稳分析方法

摘要

本发明涉及一种蒸汽发生器管束两相横向流弹失稳分析方法。本发明是为了克服核反应堆蒸汽发生器换热管流弹失稳而导致的管束破坏问题，而提出一种蒸汽发生器管束两相横向流弹失稳分析方法。该方法是在Liming提出的单相横向流弹失稳显示分析模型‑“流管”模型的基础上，提出针对两相横向流弹失稳的显式解析模型，然后确定求解该解析模型所需要的两相流计算参数，最后求解解析模型得到蒸汽发生器管束临界折合流速和质量阻尼比，从而得到稳定区图。一个确定的流管模型，质量阻尼比是确定，只需要计算出具体折合流速，然后判断两者确定的点，若在稳定区图内，则说明蒸汽发生器管束不会发生流弹失稳，反之，则说明蒸汽发生器管束将发生流弹失稳。

主权项

一种蒸汽发生器管束两相横向流弹失稳分析方法，其特征在于，蒸汽发生器管束两相横向流弹失稳分析方法包括：建立两相横向流弹失稳的显式解析模型；确定求解该解析模型所需要的两相流计算参数；最后求解解析模型得到管束的稳定区图；其具体步骤为：建立两相横向流弹失稳的显式解析模型中，为了考虑从中心管向外的面积微扰，采用以下线性衰减函数：f(s)=s-s1sa-s1,s1≤s≤sa]]>f(s)＝1,sa≤s≤ss式中，曲线坐标s用以表示流动路径；足够远的上游位置为sl；流管在sa位置开始附着于柔性管，并在ss位置分离；建立两相横向流弹失稳的显式解析模型中，扰动衰减和时间衰减仅发生在“流管”路径上，以下给出两组针对平行三角形管束的面积扰动方程式中，f(s)为线性衰减函数，管子运动和流体力之间的时间延迟通过相位函数，为扰动衰减和时间衰减的相位函数，为扰动衰减的相位函数，α为管阵排列的夹角角度；确定求解该解析模型所需要的两相流计算参数，根据均相流模型(HEM)假设，两相流的两相充分混合，并且密度和温度分布均匀，不存在气相和液相的相对滑移，可将空泡份额定义为：αH=1/(1+1-XaXaρgρl)]]>式中，Xa为真实含气率，ρg和ρl分别为气相和液相的密度；确定求解该解析模型所需要的两相流计算参数，两相流中多跨热交换器管的阻尼包括支撑阻尼ζS、粘性阻尼ζV和两相阻尼ζTP：ζT＝ζS+ζV+ζTP通量很高、空泡份额很大的情况下，支撑就是干的，此时只有摩擦阻尼存在，这种情况下，支撑阻尼与气体中的热交换器管阻尼相同：ζT＝ζS+ζV+ζTP管和支撑之间存在液体时，支撑阻尼ζS既包括压膜阻尼ζSF又包括摩擦阻尼ζF：ζS=ζSF+ζF=(N-1N)[1460f(ρlD2m)+0.5](Llm)1/2]]>粘性阻尼：ζV=100π8(ρTPD2m)(2υTPπfD2)1/2{[1+(D/De)3][1-(D/De)2]2}]]>两相阻尼比：ζTP=4.0(ρlD2m)[f(αH)]{[1+(D/De)3][1-(D/De)2]2}]]>式中，ρl是管和支撑间液体的密度，De是周围管子的等效直径，D是管子的外径，m是单位长度管子的总质量，N是折流板的数目，包括用两相流均相密度计算的水动力附加质量，lm是管子的特征长度，L是支承板宽度，f是管子的频率，ρTP是气液两相等效密度，υTP是等效运动粘度，υTP＝υl/[1+αH(υl/υg‑1)]，υg和υl分别为液相和气相的运动黏度，而f(αH)的确定f(αH)＝αH/40 αH＜40％f(αH)＝1 40％≤αH≤70％。f(αH)＝1‑(αH‑70)/30 αH＞70％