垂直输送管路中低温流体的间歇泉现象研究及自然循环分析

摘要

本文在对目前研究现状分析的基础上,通过实验和理论研究进一步对低温垂直输送管路中气泡的产生、聚合现象产生的机理、气泡的速度分布和形状及抑制间歇泉现象的方法等问题进行了深入的研究,具体有以下几方面内容:首先,对低温垂直输送管路中可能出现的间歇泉现象进行了理论和实验研究.从气泡动力学、间歇泉现象产生过程和影响间歇泉现象产生因素三方面阐述了间歇泉产生的机理,并搭建了低温垂直输送管路间歇泉现象模拟实验台,对不同绝热方式下不同长径比的低温输送管路中出现的间歇泉现象进行了实验模拟.其次,搭建了低温垂直输送管路间歇泉现象可视化研究模拟实验装置,通过图像采集系统获得的图像资料对管路内弹状流气泡的生成、聚合和速度分布进行了研究,并拟合了低温垂直管路中弹状流气泡上升的速度分布公式.第三,对低温输送系统的自然循环系统进行了理论研究.针对低温输送管路中的间歇泉现象,采用外加循环支管及双管输送系统的方法来抑制间歇泉现象的产生,提出了模拟自然循环系统的一维分相流模型.并针对旁通支管管径为32mm时的单管输送自然循环系统进行了数值模拟,得出了管内流体的温度、压力分布及循环系统的循环压差.第四,对低温输送系统的自然循环系统进行了模拟实验研究.搭建了低温推进剂双管输送系统与单管输送系统的模拟实验装置,在实验基础上得出了管路绝热、引射、增压对低温输送管路内自然循环的影响,并与数值模拟结果作了比较.