蒸汽发生器倒U 型管内液体流动分析
摘 要
PACTEL压水堆整体测试设备是由压力容器、冷却系统、控制系统和测量设备组成，可以进行整体的实验模拟和测试。通过自然循环，冷却剂从每根倒U型管道的一侧流动到另一侧，把核反应装置中的非能动余热排出，从而提升反应堆固有安全性能。但是，蒸汽发生器倒U型管内可能存在负的进出口压降，从而诱发冷却剂倒流现象，导致系统内部的冷却剂流量低于设计值，严重影响一回路冷却剂系统的热量输运，给反应堆的运行安全带来极大挑战，因此本文对倒U型管倒流现象进行分析，研究蒸汽发生器并联倒U型管间的流量分配特性，评估自然循环条件下蒸汽发生器的流动不稳定性，对反应堆的运行安全性能具有重要意义。
针对问题1，基于流体力学的连续性方程和动量方程建立液体流动的数学模型。根据相关条件，采用一维的计算模型进行简化。首先，根据连续性方程，对液体流量进行求解，得到在管道任意位置s处的液体体积流率Q(s)。接着，利用动量方程分析液体流动的动力学性质，考虑压力梯度对液体速度和流量的影响，进而推导出液体的速度与位置之间的关系v(s)。由于液体的密度与温度有关，因此考虑温度和密度对流动的影响，利用物态方程求解液体密度与温度之间的关系ρ(T)。最后，综合计算结果，研究液体的温度T 、密度ρ对管线s的依赖关系，为进一步分析倒流现象和系统的安全性能提供理论基础。
针对问题2，首先根据假设的恒定流体速度v，可以推导出倒U型管内流体的流量公式。其次基于连续性方程，根据流量公式计算出倒U型管两侧的进出口流量差值。接着建立进出口压差∆p和流体速度v之间的关系。最后，根据所得到的关系曲线，进一步分析形成液体倒流的原因。当∆p大于某个临界值（最小压差）时，管内液体向前流动，称之为正流管；否则，管内液体倒流，称之为倒流管。
通过以上建模思路，分析了进出口压差∆p与流体速度v之间的关系，并进一步探究形成液体倒流的原因。同时，计算出各种类型倒U型管的最小压差，可以更好地了解和优化倒U型管的工程设计和应用。
针对问题3，首先，根据给定功率P和表1中的数据，使用对应的倒U型管的流量分配计算方法，计算出每个管道的流量分配比例； 其次，利用表1中的数据，得到每组倒U型管的数量Ni以及管长。通过计算每个管道的流量分配比例，统计倒流管的数量Nl。 最后，根据实际数据和曲线趋势，分析出倒流管和管长的关系。
针对问题4，基于改进后的液体流动模型，建立一根倒U型管中液体流动的数学模型，考虑流体的非均匀压力和速度分布，壁面摩擦和摩阻等因素。在模型的基础上，重新推导液体温度T和密度ρ对管线s的依赖关系，得到更精确的计算公式。通过数值解或迭代求解的方法，计算液体在不同温度和密度条件下的流动情况，得到液体速度、压差等参数的数值结果。利用计算结果，重新分析问题1、2和3中的液体流动行为，比较改进后的模型与原模型的差异，得出更准确的结论。
全文共有70页，内容丰富包含具体代码：
完整文档获取打开下方lian接：
————————————————
版权声明：本文为CSDN博主「小C不秃头」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_52051317/article/details/131623010