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矩形窄缝通道近壁汽泡滑移和浮升可视化实验研究


第 3 4卷 第 4期  核 动 力 工 程  Nu c l e a r   P o we r   E n g i n e e r i n g   V 01 _ . 3 4.NO . 4   A ug. 201   3   2   0   1   3 年 8 月  文章编号 :0 2 5 8 . 0 9 2 6 ( 2 0 1 3 ) 0 4 . 0 0 7 3 — 0

6   矩形 窄缝通 道近壁汽泡 滑移和  浮 升可 视 化 实验 研 究  徐建军 2 ,卓文彬  , - ,谢添舟 ,陈炳德  ,黄彦平  I .中国核 动 力研 究设 计 院 中核核 反应 堆热 工水 力技 术 重点 实验 室 . 成都, 6 1 0 0 4 1 ; 2 .国家能 源压 水反应 堆 技术研 发 ( 实验 ) 中心 , 成都 , 6 1 0 0 4 1   摘要 :采 用高速摄像仪从宽面和窄面拍摄 、观察矩形 窄缝通道内近壁汽泡滑移、浮升运动 ,发现在加热  面倾斜朝上 和竖直 向下流动沸腾时汽泡易于浮升 。汽泡 浮升后 ,其运 动速 度迅速增 加。由于浮升汽泡处 于过  冷流体 中 ,其界 面上发生冷凝 ,导致汽泡界面形状变化较大 。基 于可视化实验结果 ,从受力 角度分析不 同流  动方式和加热 面放 置方式对近壁汽泡滑移和浮升 的影 响。   关键词 :滑移 汽泡 ;浮升 ;界面形状 ;窄缝  中图分类 号 :T KI 2 4 ,T L 3 3 1   文献标志码 :A  1   前 言  从沸腾微观传热角度来说 ,近壁滑移汽泡相  界面上的质量和热量 的传输 以及其周围的流动特  性是核态沸腾传热研究的基础问题 。2 0世纪 5 0   年代 ,研究者就发现 了近壁汽泡滑移 【 】 】 ,但这并  没有引起足够的重视 ,直到 C o m w e l l   1 提出汽  泡的滑动使得传热增强 ,研究者才逐渐开始重视  汽泡滑移现象的研究 ,提 出在沸腾传热机理模型  中应考虑近壁汽泡滑移所引起的传热量变化 ,这  就需要进一步了解汽泡滑移和浮升的运动机理 ,   为滑移汽泡传热模型的构建提供基础 。研究者试  图采用可视化方法获得滑移汽泡的动力特性 ,如  T h o mc r o f t 等1 0 1 在研究常规矩形通道 内上升流时  发现 ,汽泡基本附着在加热面上 ,不会发生汽泡  浮升现象 ;下降流时 ,汽泡易于浮升 ;垂直池沸  腾时 , 汽泡滑移一定距离后开始浮升 。Ma i t y H ] 通  过在常规矩形通道 内发现水平流动沸腾时,汽泡  滑移较短 的距离后开始浮升。竖直 向上流动沸腾  和池沸腾 时,汽泡滑移一定的距离后开始浮升 。   徐建军等研究 了竖直矩形窄缝通道 内汽泡动力学  特性 , 在低热流密度下未观察到汽泡浮升【 5 . 6 】 , 存  在典型汽泡滑移 。 T o mi o 等[ 7 1 发现在垂直圆管内汽  约为汽泡脱离直径的数倍 。通过上述研究发现 ,   ‘ 可 视化 实 验获 得 了一些 有益 的结果 ,但不 同的研   究者所获得结论有一定 的差别 ,需要进一步 了解  近壁汽泡滑移、浮升运动机理 ,为滑移汽泡传热  模型的开发和计算提供重要 的依据 。   本研究采用高速摄像仪拍摄 、观察矩形窄缝  通 道 内近 壁汽 泡滑 移 、浮 升运 动过 程 ,分析 不 同  流动方式和加热面放置方式对近壁汽泡滑移和浮  升的影响 ,获得的相关结果可为机理模型开发提  供参 考 。  

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