第四章 堆內(nèi)流體的流動(dòng)過程與水力分析

1、第四章堆內(nèi)流體的流動(dòng)過程及水力學(xué)分第四章堆內(nèi)流體的流動(dòng)過程及水力學(xué)分析析核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系 綜述綜述l 水力學(xué)分析包括：水力學(xué)分析包括：l 冷卻劑流動(dòng)壓降的計(jì)算，堆芯冷卻劑流量分布的確定，部件尺寸及主冷卻劑流動(dòng)壓降的計(jì)算，堆芯冷卻劑流量分布的確定，部件尺寸及主循環(huán)泵功率的確定。合理確定冷卻劑流量和一回路管道尺寸需要在反循環(huán)泵功率的確定。合理確定冷卻劑流量和一回路管道尺寸需要在反應(yīng)堆經(jīng)濟(jì)型和傳熱能力上做折衷處理。應(yīng)堆經(jīng)濟(jì)型和傳熱能力上做折衷處理。l 確定自然循環(huán)輸熱能力確定自然循環(huán)輸熱能力 確定自然循環(huán)水流量，從而估算自然循環(huán)確定自然循環(huán)水流量，從而估算自然循環(huán)輸熱能力輸熱能力l 分析

2、系統(tǒng)的流動(dòng)穩(wěn)定性分析系統(tǒng)的流動(dòng)穩(wěn)定性 存在汽水兩相流動(dòng)的裝置，可能發(fā)生流量存在汽水兩相流動(dòng)的裝置，可能發(fā)生流量漂移或流量震蕩漂移或流量震蕩核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系 4.1 4.1 單相流體的流動(dòng)壓降單相流體的流動(dòng)壓降l 給定兩截面間壓力的變化稱為壓降，以動(dòng)量守恒方程計(jì)算給定兩截面間壓力的變化稱為壓降，以動(dòng)量守恒方程計(jì)算l p =p =p pelel+ +p pa a+ +p pf f+ +p pc cl p pelel指提升壓降指提升壓降 位能改變?cè)斐晌荒芨淖冊(cè)斐蒷 p pa a指加速壓降指加速壓降 速度改變?cè)斐伤俣雀淖冊(cè)斐蒷 p pf f指摩擦壓降指摩擦壓降 沿程摩擦阻力的存在造成沿程摩

3、擦阻力的存在造成l p pc c指形阻壓降指形阻壓降 通流截面變化造成，如彎管，接管，閥門等通流截面變化造成，如彎管，接管，閥門等核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系 4.1.1 4.1.1 液體冷卻劑液體冷卻劑 提升壓降提升壓降 l 如假定密度不變，流動(dòng)方向?yàn)榇怪保ㄈ缂俣芏炔蛔?，流?dòng)方向?yàn)榇怪保╯insin=1=1），則），則 p pelel = = g g（z z2 2 - z - z1 1）核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系 4.1.1 4.1.1 液體冷卻劑液體冷卻劑 摩擦壓降摩擦壓降l 達(dá)西公式達(dá)西公式l p pf f = f = f（L/DL/De e) )（V V2 2/2/2）, ,其中其

4、中f f為摩擦系數(shù)，其與流體的流動(dòng)性質(zhì)為摩擦系數(shù)，其與流體的流動(dòng)性質(zhì)（層流（層流/ /湍流），流動(dòng)狀態(tài)（定型湍流），流動(dòng)狀態(tài)（定型/ /非定型流動(dòng)），受熱狀況（等溫非定型流動(dòng)），受熱狀況（等溫/ /非等溫），通道幾何，表面粗糙度等因素有關(guān)。非等溫），通道幾何，表面粗糙度等因素有關(guān)。 D De e為當(dāng)量直徑，為當(dāng)量直徑，L L為通道長度，為通道長度，V V為速度。為速度。l 摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)f f的計(jì)算：的計(jì)算：l 對(duì)于對(duì)于等溫流動(dòng)等溫流動(dòng)：l 圓形通道內(nèi)圓形通道內(nèi)層流層流 f = 64/Ref = 64/Rel 圓形通道內(nèi)圓形通道內(nèi)湍流湍流 f = 0.316/Ref = 0.316/Re0.

5、250.25l 對(duì)于對(duì)于粗糙粗糙圓形管道圓形管道 f = 0.11f = 0.11（/D + 68/Re/D + 68/Re）0.250.25，為表面絕對(duì)粗為表面絕對(duì)粗糙度，如表糙度，如表4-14-1所示。同時(shí)可參照所示。同時(shí)可參照MoodyMoody曲線圖曲線圖4-1.4-1.l 對(duì)于對(duì)于非圓形非圓形通道通道f = C/Ref = C/Re，C C值參見表值參見表4-24-2l 對(duì)于對(duì)于棒束棒束通道，使用普遍公式通道，使用普遍公式f = CRef = CRe-n-n + M + M，擬合參數(shù)值參見表，擬合參數(shù)值參見表4-34-3核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系 4.1.1 4.1.1 液體冷卻劑

6、液體冷卻劑 摩擦壓降摩擦壓降l 對(duì)于非等溫流動(dòng)對(duì)于非等溫流動(dòng)l 物性參數(shù)使用主流平均溫度計(jì)算物性參數(shù)使用主流平均溫度計(jì)算l 湍流摩擦系數(shù)使用湍流摩擦系數(shù)使用Sieder-TateSieder-Tate關(guān)系式關(guān)系式 f = f f = fisoiso（w w/ /f f）n n，其中，其中n n取取0.60.6， w w，f f分別為使用壁溫和流體分別為使用壁溫和流體溫度計(jì)算得到的粘度系數(shù)，溫度計(jì)算得到的粘度系數(shù)，f fisoiso為等溫流動(dòng)摩擦系數(shù)，為等溫流動(dòng)摩擦系數(shù)，f f為非等溫流動(dòng)為非等溫流動(dòng)摩擦系數(shù)。摩擦系數(shù)。l 對(duì)于液態(tài)金屬，考慮邊界層內(nèi)溫差不大，故可按等溫工況考慮。對(duì)于液態(tài)金屬，考

7、慮邊界層內(nèi)溫差不大，故可按等溫工況考慮。核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系 4.1.1 4.1.1 液體冷卻劑液體冷卻劑 摩擦壓降摩擦壓降l 影響摩擦壓降的因素影響摩擦壓降的因素 進(jìn)出口效應(yīng)進(jìn)出口效應(yīng)l 進(jìn)出口段為非定型流動(dòng)進(jìn)出口段為非定型流動(dòng)l 進(jìn)口長度定義進(jìn)口長度定義 在達(dá)到定型流動(dòng)前所流過的路程長度在達(dá)到定型流動(dòng)前所流過的路程長度l 非定型流動(dòng)區(qū)摩擦阻力較大非定型流動(dòng)區(qū)摩擦阻力較大 1. 1.速度梯度導(dǎo)致的壁面切應(yīng)力；速度梯度導(dǎo)致的壁面切應(yīng)力；2.2.流流體動(dòng)量增大。體動(dòng)量增大。l 進(jìn)口長度進(jìn)口長度Le=40DLe=40D（湍流），（湍流），Le=0.0288 D ReLe=0.0288 D

8、Re（層流），（層流），D D為通道直徑為通道直徑核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系 4.1.1 4.1.1 液體冷卻劑液體冷卻劑 加速壓降加速壓降l 因密度改變而產(chǎn)生因密度改變而產(chǎn)生l 等截面直通道流動(dòng)時(shí)，該壓降可忽略等截面直通道流動(dòng)時(shí)，該壓降可忽略l p pa a = G = G2 2（1/1/2 2 - 1/- 1/1 1) ) ，其中，其中G G為質(zhì)量流密度（為質(zhì)量流密度（kg/mkg/m2 2/s/s）核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系 4.1.1 4.1.1 液體冷卻劑液體冷卻劑 局部壓降局部壓降l 通流截面突然擴(kuò)大通流截面突然擴(kuò)大/ /縮小兩種情況縮小兩種情況l 伯努利方程伯努利方程 p p

9、1 1 - p- p2 2= =（/2/2）（）（V V2 22 2 - V - V1 12 2）+ +p pc,ec,e p pc,e c,e = K= Ke e( (V V1 12 2/2)/2)，其中，其中K Ke e= 1-(A= 1-(A1 1/A/A2 2)2 2為突然擴(kuò)大型阻系數(shù)為突然擴(kuò)大型阻系數(shù) p pc,c c,c = K= Kc c( (V V2 22 2/2)/2)，其中，其中K Kc c= 0.4 1-(A= 0.4 1-(A2 2/A/A1 1) )2 2 為突然縮小型阻系數(shù)為突然縮小型阻系數(shù)考慮到動(dòng)量守恒，通過推導(dǎo)可得：考慮到動(dòng)量守恒，通過推導(dǎo)可得： 對(duì)于突然擴(kuò)張對(duì)

10、于突然擴(kuò)張p p1 1 - p- p2 2 = 1/A= 1/A2 22 2 1/(A 1/(A1 1 A A2 2) (W) (W2 2/ /),),考慮到考慮到A A2 2AA1 1, ,右邊項(xiàng)為負(fù)，出口靜右邊項(xiàng)為負(fù)，出口靜壓升高，壓降值為負(fù)。壓升高，壓降值為負(fù)。 對(duì)于突然縮小對(duì)于突然縮小p p1 1 - p- p2 2= 0.7 (1/A= 0.7 (1/A2 22 2 - 1/A - 1/A1 12 2) (W) (W2 2/ /) ,) ,考慮到考慮到A A2 2AVVf f ，即即S1S1核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系 4.2.1 4.2.1 流型和基本參數(shù)流型和基本參數(shù)l 含氣量，

11、空泡份額，滑速比之間的關(guān)系，如關(guān)系式含氣量，空泡份額，滑速比之間的關(guān)系，如關(guān)系式4-484-48，4949，5050所示所示核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系流型和基本參數(shù)流型和基本參數(shù)l 空泡份額的計(jì)算空泡份額的計(jì)算l ONBONB與氣泡躍離點(diǎn)之間的區(qū)域稱與氣泡躍離點(diǎn)之間的區(qū)域稱為高過冷沸騰區(qū)，該區(qū)內(nèi)空泡為高過冷沸騰區(qū)，該區(qū)內(nèi)空泡影響可忽略影響可忽略l 低過冷沸騰區(qū)低過冷沸騰區(qū) 氣泡增多，氣泡增多，氣泡層增厚，液芯開始逐漸消氣泡層增厚，液芯開始逐漸消失，表現(xiàn)為典型兩相流失，表現(xiàn)為典型兩相流l 過冷沸騰區(qū)特點(diǎn)：汽液兩相處過冷沸騰區(qū)特點(diǎn)：汽液兩相處于熱力學(xué)不平衡狀態(tài)；液相溫于熱力學(xué)不平衡狀態(tài)；液相溫度

12、低于飽和溫度；空泡稱為過度低于飽和溫度；空泡稱為過冷空泡。冷空泡。l 飽和沸騰區(qū)飽和沸騰區(qū) 液相溫度達(dá)到液相溫度達(dá)到飽和溫度，輸入熱量全部用于飽和溫度，輸入熱量全部用于液汽轉(zhuǎn)換液汽轉(zhuǎn)換核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系兩相流基本概念，流型，流動(dòng)特性，含汽率分兩相流基本概念，流型，流動(dòng)特性，含汽率分布布 核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系兩相流基本概念，流型，流動(dòng)特性，含汽率分兩相流基本概念，流型，流動(dòng)特性，含汽率分布布 核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系兩相流基本概念，流型，流動(dòng)特性，含汽率分兩相流基本概念，流型，流動(dòng)特性，含汽率分布布 核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系兩相流基本概念，流型，流動(dòng)特性，含汽率分兩相流

13、基本概念，流型，流動(dòng)特性，含汽率分布布核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系流動(dòng)壓降流動(dòng)壓降l 使用均勻流，分離流兩種模型使用均勻流，分離流兩種模型l 均勻流模型均勻流模型 假設(shè)兩相均勻混合，視為具有假想物性的單相流動(dòng)假設(shè)兩相均勻混合，視為具有假想物性的單相流動(dòng)l 分離流模型分離流模型 將兩相完全分開，考慮兩相間的相互作用。將兩相完全分開，考慮兩相間的相互作用。核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系流動(dòng)壓降流動(dòng)壓降l 使用分離流模型計(jì)算沿等截面直通道的使用分離流模型計(jì)算沿等截面直通道的流動(dòng)壓降流動(dòng)壓降l 假定條件：假定條件：l 兩相分開流動(dòng)，各相均與壁面接觸，相兩相分開流動(dòng)，各相均與壁面接觸，相間有公共分界面間有

14、公共分界面l 相間存在質(zhì)量交換相間存在質(zhì)量交換l 流動(dòng)穩(wěn)定，兩相均具有各自平均流速及流動(dòng)穩(wěn)定，兩相均具有各自平均流速及平均密度，各點(diǎn)壓力相等平均密度，各點(diǎn)壓力相等l 汽液所占據(jù)流道面積之和等于流道總面汽液所占據(jù)流道面積之和等于流道總面積積l 對(duì)汽液兩相分別列出動(dòng)量守恒方程對(duì)汽液兩相分別列出動(dòng)量守恒方程核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.6 5.6 兩相流基本方程和壓降計(jì)算兩相流基本方程和壓降計(jì)算 質(zhì)量守恒方程質(zhì)量守恒方程 m = mm = mG G + m + mL L, dm, dmG G = -dm = -dmL L, dm, dmG G = mdx, dm = mdx, dmL L = -m

15、dx = -mdx 動(dòng)量守恒方程動(dòng)量守恒方程 作用在每一相上的力等于該相動(dòng)量變化率作用在每一相上的力等于該相動(dòng)量變化率 p Ap AG G - (p + dp)A- (p + dp)AG G dF dFG G - dF - dFI I A AG G dz dz G G g sin g sin = (m = (mG G + dm + dmG G)(u)(uG G + du + duG G) ) mmG G u uG G u uL L dmdmG G, , 其中其中dFdFG G為汽相與壁面摩擦力，為汽相與壁面摩擦力，dFdFI I是兩相界面的切應(yīng)力，是兩相界面的切應(yīng)力，u uL LdmdmG G

16、為液相變成汽相的動(dòng)量，該式可被簡化為為液相變成汽相的動(dòng)量，該式可被簡化為 汽相汽相: : - -dp Adp AG G dF dFG G - dF - dFI I A AG G dz dz G G g sin g sin = m = mG G du duG G + dm + dmG G u uG G u uL L dmdmG G 液相液相: : - -dp Adp AL L dF dFL L + dF + dFI I A AL L dz dz L L g sin g sin = m = mL L du duL L + dm + dmL L u uL L + u + uL L dmdmG G 考

17、慮到考慮到dmdmG G = -dm= -dmL L, , A AG G + A+ AL L=A=A，則可以導(dǎo)出一維兩相流的動(dòng)量方程，則可以導(dǎo)出一維兩相流的動(dòng)量方程: : - - dp A (dFdp A (dFL L+dF+dFG G) (A) (AL L L L +A +AG G G G )dz g sin)dz g sin = d(m = d(mL L u uL L + m + mG G u uG G) )核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.6 5.6 兩相流基本方程和壓降計(jì)算兩相流基本方程和壓降計(jì)算 核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.6 5.6 兩相流基本方程和壓降計(jì)算兩相流基本方程和壓降計(jì)

18、算 根據(jù)開口系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律根據(jù)開口系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律 mdh = mmdh = mq + mdE + (mq + mdE + (mG Gu uG G + m + mL Lu uL L)dp)dp 當(dāng)不考慮對(duì)外界做功時(shí)即當(dāng)不考慮對(duì)外界做功時(shí)即w = 0w = 0 總壓力梯度包括摩擦損耗，動(dòng)能和位能三部分總壓力梯度包括摩擦損耗，動(dòng)能和位能三部分 計(jì)算壓頭變化時(shí)較常用動(dòng)量公式而不是動(dòng)能公式計(jì)算壓頭變化時(shí)較常用動(dòng)量公式而不是動(dòng)能公式核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.6 5.6 兩相流基本方程和壓降計(jì)算兩相流基本方程和壓降計(jì)算 兩相流的壓降計(jì)算兩相流的壓降計(jì)算( (等截面直通道等截面直通道) ) 1.

19、 1. 均勻流模型均勻流模型 將汽液兩相流等效為一種均勻介質(zhì)將汽液兩相流等效為一種均勻介質(zhì) 適用于泡狀流和滴狀流適用于泡狀流和滴狀流 流動(dòng)特性參量取算術(shù)平均值流動(dòng)特性參量取算術(shù)平均值 主要假設(shè)包括主要假設(shè)包括:1:1）汽液相流速相等（）汽液相流速相等（S = 1;uS = 1;uG G = u = uL L = u; = u; = = ）；）；2 2）兩）兩相之間處于熱平衡狀態(tài)相之間處于熱平衡狀態(tài)(T(TG G = T = TL L) )；3 3）摩擦因子使用單相流的計(jì)算公）摩擦因子使用單相流的計(jì)算公式式 則質(zhì)量守恒方程可被簡化為則質(zhì)量守恒方程可被簡化為m = Am = A 0 0 u u 動(dòng)

20、量守恒方程可被改寫為，其中比容動(dòng)量守恒方程可被改寫為，其中比容 0 0 = x = x G G + (1 - x) + (1 - x) L L核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.6 5.6 兩相流基本方程和壓降計(jì)算兩相流基本方程和壓降計(jì)算 摩擦壓力梯度部分可被寫為摩擦壓力梯度部分可被寫為 動(dòng)量守恒方程中的比容微分項(xiàng)可被改寫為動(dòng)量守恒方程中的比容微分項(xiàng)可被改寫為 如考慮液相的不可壓縮，即如考慮液相的不可壓縮，即 則比容微分相中液相部分可被忽略，即則比容微分相中液相部分可被忽略，即 動(dòng)量守恒方程可被最終寫為動(dòng)量守恒方程可被最終寫為核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.6 5.6 兩相流基本方程和壓降計(jì)算兩相

21、流基本方程和壓降計(jì)算 由于動(dòng)量守恒方程中沿通道方向變量過多，故采用一定的假設(shè)及差分由于動(dòng)量守恒方程中沿通道方向變量過多，故采用一定的假設(shè)及差分法的分段積分法的分段積分 基本假設(shè)基本假設(shè): :忽略汽相的可壓縮性；忽略汽相的可壓縮性；G G, ,L L,f,fTPTP被認(rèn)為是常數(shù)；管道均勻被認(rèn)為是常數(shù)；管道均勻加熱；管道進(jìn)口處為飽和液體。加熱；管道進(jìn)口處為飽和液體。 則對(duì)動(dòng)量守恒方程積分可得則對(duì)動(dòng)量守恒方程積分可得核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.6 5.6 兩相流基本方程和壓降計(jì)算兩相流基本方程和壓降計(jì)算 f fTPTP計(jì)算中的第一種基本假設(shè)：兩相流動(dòng)被假想為純液體流動(dòng)，按單相計(jì)算中的第一種基本假

22、設(shè)：兩相流動(dòng)被假想為純液體流動(dòng)，按單相液體處理，使用全液相液體處理，使用全液相ReRe數(shù)，和管道相對(duì)粗糙度進(jìn)行計(jì)算。數(shù)，和管道相對(duì)粗糙度進(jìn)行計(jì)算。 其中全液相摩擦壓力梯度為其中全液相摩擦壓力梯度為 則兩相流摩擦壓力梯度為則兩相流摩擦壓力梯度為 其中折算系數(shù)其中折算系數(shù)L0L02 2為為核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.6 5.6 兩相流基本方程和壓降計(jì)算兩相流基本方程和壓降計(jì)算 f fTPTP計(jì)算中的第二種方法：使用兩相平均黏度進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算中的第二種方法：使用兩相平均黏度進(jìn)行計(jì)算。 平均黏度計(jì)算方法包括平均黏度計(jì)算方法包括 修正因子修正因子L0L02 2可計(jì)算為可計(jì)算為核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工

23、程系5.6 5.6 兩相流基本方程和壓降計(jì)算兩相流基本方程和壓降計(jì)算 對(duì)于兩相湍流運(yùn)動(dòng)對(duì)于兩相湍流運(yùn)動(dòng)f fTPTP值可粗略認(rèn)為恒定等于值可粗略認(rèn)為恒定等于0.0050.005 均勻流模型均勻流模型 較粗糙，適用于較粗糙，適用于G G較大較大p p較高的泡狀沫狀或滴狀流型的情較高的泡狀沫狀或滴狀流型的情況況核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.6 5.6 兩相流基本方程和壓降計(jì)算兩相流基本方程和壓降計(jì)算 分離流模型分離流模型 - - 與均勻流模型相對(duì)應(yīng)，兩相流被處理成各自分開的兩股與均勻流模型相對(duì)應(yīng)，兩相流被處理成各自分開的兩股流動(dòng)，流動(dòng)，u uG G與與u uL L不同，其他物性參量也不同。適用于

24、環(huán)狀流情況。不同，其他物性參量也不同。適用于環(huán)狀流情況。 基本假設(shè)：兩相速度為常量但不一定相同；汽液相處于熱平衡狀態(tài)；基本假設(shè)：兩相速度為常量但不一定相同；汽液相處于熱平衡狀態(tài)；兩相流摩擦倍率（兩相流摩擦倍率（ L0L02 2 ）和空泡份額（）和空泡份額（ ）與流動(dòng)參量之間的關(guān)系采）與流動(dòng)參量之間的關(guān)系采用經(jīng)驗(yàn)公式而非推導(dǎo)。用經(jīng)驗(yàn)公式而非推導(dǎo)。 基本動(dòng)量方程：基本動(dòng)量方程： 進(jìn)行全液相折算進(jìn)行全液相折算核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.6 5.6 兩相流基本方程和壓降計(jì)算兩相流基本方程和壓降計(jì)算 忽略液相的可壓縮性（比容不隨壓力改變）忽略液相的可壓縮性（比容不隨壓力改變） 通過整理可得通過整理可

25、得核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.6 5.6 兩相流基本方程和壓降計(jì)算兩相流基本方程和壓降計(jì)算 由于變量過多依舊采用由于變量過多依舊采用分段積分分段積分 簡化假設(shè)包括：忽略氣相可壓縮性；假設(shè)比容（氣相和液相）摩擦因簡化假設(shè)包括：忽略氣相可壓縮性；假設(shè)比容（氣相和液相）摩擦因子沿通道方向不變，管道為均勻加熱，冷卻機(jī)進(jìn)口為飽和狀態(tài)，則子沿通道方向不變，管道為均勻加熱，冷卻機(jī)進(jìn)口為飽和狀態(tài)，則x xe e沿流道呈線性增加沿流道呈線性增加 則通道壓降可表示為則通道壓降可表示為核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.6 5.6 兩相流基本方程和壓降計(jì)算兩相流基本方程和壓降計(jì)算 除系統(tǒng)基本運(yùn)行參數(shù)和兩相流物性參數(shù)

26、外，要計(jì)算兩相流壓降，還需除系統(tǒng)基本運(yùn)行參數(shù)和兩相流物性參數(shù)外，要計(jì)算兩相流壓降，還需要計(jì)算要計(jì)算L0L02 2 和和 通過曲線，已知含氣率通過曲線，已知含氣率x x和壓力和壓力p p，便可以得到兩相流全液相折，便可以得到兩相流全液相折算系數(shù)算系數(shù)L0L02 2 分離流模型全液相折算系數(shù)分離流模型全液相折算系數(shù)L0L02 2 和均勻流模型全液相折算和均勻流模型全液相折算系數(shù)系數(shù)L0L0，h h2 2還可以通過公式計(jì)還可以通過公式計(jì)算得到算得到核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.6 5.6 兩相流基本方程和壓降計(jì)算兩相流基本方程和壓降計(jì)算 兩種模型計(jì)算得到的全液相折算系數(shù)對(duì)比如圖兩種模型計(jì)算得到的全

27、液相折算系數(shù)對(duì)比如圖核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.6 5.6 兩相流基本方程和壓降計(jì)算兩相流基本方程和壓降計(jì)算 如進(jìn)口為飽和水，出口含氣率為如進(jìn)口為飽和水，出口含氣率為x xE E = = x xE,0E,0, ,壓降關(guān)系式中的壓降關(guān)系式中的r r3 3項(xiàng)可通過查曲項(xiàng)可通過查曲線得到，從而確定兩相摩擦壓降線得到，從而確定兩相摩擦壓降p pF F核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.6 5.6 兩相流基本方程和壓降計(jì)算兩相流基本方程和壓降計(jì)算 加速度壓降加速度壓降p pA A可通過關(guān)系式計(jì)算得到可通過關(guān)系式計(jì)算得到 其中其中r2r2稱為加速度壓降倍率作為壓力稱為加速度壓降倍率作為壓力p p和出口含氣

28、率和出口含氣率x xE,oE,o，可通過查圖獲得，可通過查圖獲得核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.6 5.6 兩相流基本方程和壓降計(jì)算兩相流基本方程和壓降計(jì)算 低質(zhì)量流密度范圍內(nèi)低質(zhì)量流密度范圍內(nèi)（G1360kg/m2/sG2000-(G2000-5000kg/m2/s)5000kg/m2/s)，均勻流模型更，均勻流模型更符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.6 5.6 兩相流基本方程和壓降計(jì)算兩相流基本方程和壓降計(jì)算 垂直受熱管道中的重力壓降垂直受熱管道中的重力壓降P PG G, ,可用下列公式計(jì)算得到，其中可用下列公式計(jì)算得到，其中r4r4為重為重力壓降倍率，可從表中查得力

29、壓降倍率，可從表中查得核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.6 5.6 兩相流基本方程和壓降計(jì)算兩相流基本方程和壓降計(jì)算 兩相流的總壓降為兩相流的總壓降為p=p=p pF F+ +p pA A+ +p pG G M-NM-N關(guān)系式中考慮了壓力關(guān)系式中考慮了壓力p p對(duì)對(duì)L0L02 2的影響，未考慮流密度的影響，未考慮流密度G G的影響的影響 因此因此ChishomChishom提出了相應(yīng)的修正關(guān)系式提出了相應(yīng)的修正關(guān)系式 其中對(duì)于光滑管，其中對(duì)于光滑管，n=0.2n=0.2或或0.250.25；對(duì)于粗糙管；對(duì)于粗糙管n=0n=0核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.6 5.6 兩相流基本方程和壓降計(jì)算兩相

30、流基本方程和壓降計(jì)算 此外，此外，ArmandArmand針對(duì)針對(duì)D=25.5mmD=25.5mm和和56mm56mm的粗糙管在的粗糙管在p=1-18MPap=1-18MPa的條件下的條件下進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理得到關(guān)系式進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理得到關(guān)系式 其中其中= =（0.833+0.167x0.833+0.167x）核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.6 5.6 兩相流基本方程和壓降計(jì)算兩相流基本方程和壓降計(jì)算 兩相流動(dòng)局部壓降和壓力損失兩相流動(dòng)局部壓降和壓力損失 閥門，定位格架，孔板等部件存在造成閥門，定位格架，孔板等部件存在造成 1. 1. 截面突然擴(kuò)大截面突然擴(kuò)大 質(zhì)量守恒方程質(zhì)量守恒方程 動(dòng)量

31、守恒方程動(dòng)量守恒方程 考慮考慮p p10 10 = p= p1 1，則，則核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.6 5.6 兩相流基本方程和壓降計(jì)算兩相流基本方程和壓降計(jì)算 假定截面假定截面1 1和和2 2之間沒有相變，則之間沒有相變，則x = xx = x1 1 = x = x2 2。同時(shí)考慮。同時(shí)考慮 則兩相流的動(dòng)量守恒方程可被改寫為則兩相流的動(dòng)量守恒方程可被改寫為 考慮空泡份額不變，考慮空泡份額不變，= =1 1= =2 2 對(duì)于均勻流模型對(duì)于均勻流模型核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.6 5.6 兩相流基本方程和壓降計(jì)算兩相流基本方程和壓降計(jì)算 由于截面積由于截面積A1A2A1p1p2p1，即

32、，即截面突然擴(kuò)大時(shí)，靜壓升高。與截面突然擴(kuò)大時(shí)，靜壓升高。與單向流情況相同。單向流情況相同。 兩相流的靜壓升高于單向流，且含汽率越高，壓力升高越大。兩相流的靜壓升高于單向流，且含汽率越高，壓力升高越大。 考慮到動(dòng)能變化部分經(jīng)由渦流損失轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芸紤]到動(dòng)能變化部分經(jīng)由渦流損失轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮躣EdE，則控制體內(nèi)兩，則控制體內(nèi)兩相物混合的能量守恒方程為相物混合的能量守恒方程為 假定空泡份額假定空泡份額( (截面含汽率截面含汽率) )保持不變，即保持不變，即1 1= =2 2 = =，則兩相，則兩相流由于截面突然擴(kuò)大而造成的形阻壓力損失為流由于截面突然擴(kuò)大而造成的形阻壓力損失為核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系

33、5.6 5.6 兩相流基本方程和壓降計(jì)算兩相流基本方程和壓降計(jì)算 對(duì)于均勻流模型對(duì)于均勻流模型 對(duì)于高壓和高流量密度情況，使用動(dòng)量守恒方程和均勻流模型計(jì)對(duì)于高壓和高流量密度情況，使用動(dòng)量守恒方程和均勻流模型計(jì)算結(jié)果較符合測試值算結(jié)果較符合測試值 對(duì)于低壓兩相流，對(duì)于低壓兩相流， 上述上述1 1= =2 2 = =假設(shè)會(huì)帶來較大誤差假設(shè)會(huì)帶來較大誤差核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.6 5.6 兩相流基本方程和壓降計(jì)算兩相流基本方程和壓降計(jì)算 截面突然縮小的情況截面突然縮小的情況 使用能量守恒方程，分離流模型，推使用能量守恒方程，分離流模型，推導(dǎo)出的形阻壓力損失關(guān)系式為導(dǎo)出的形阻壓力損失關(guān)系式為

34、如使用均勻流模型，則如使用均勻流模型，則 核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.6 5.6 兩相流基本方程和壓降計(jì)算兩相流基本方程和壓降計(jì)算 截面靜壓力的改變包括動(dòng)能變化引起的加速度壓降和形組壓力損截面靜壓力的改變包括動(dòng)能變化引起的加速度壓降和形組壓力損失，對(duì)于均勻流模型失，對(duì)于均勻流模型 其中其中A Ac c與與A A2 2的比值與進(jìn)出口截面的比值的比值與進(jìn)出口截面的比值A(chǔ) A2 2/A/A1 1有關(guān)有關(guān) 由于由于A Ac c A A2 2 A A1 1，故截面突然縮小時(shí)，壓力會(huì)降低，改趨勢與單向流，故截面突然縮小時(shí)，壓力會(huì)降低，改趨勢與單向流也相同也相同核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.6 5.6

35、 兩相流基本方程和壓降計(jì)算兩相流基本方程和壓降計(jì)算 孔板孔板 截面突然縮小，流速增大，最大流速出現(xiàn)在截面突然縮小，流速增大，最大流速出現(xiàn)在AcAc截面上截面上 流經(jīng)孔板的壓降計(jì)算關(guān)系式為流經(jīng)孔板的壓降計(jì)算關(guān)系式為核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.7 5.7 臨界流動(dòng)臨界流動(dòng) 基本現(xiàn)象基本現(xiàn)象 當(dāng)當(dāng)PbPb低于低于P0P0時(shí)，可壓縮流體開始流動(dòng)，時(shí)，可壓縮流體開始流動(dòng)，PePe=Pb=Pb，管道中出現(xiàn)壓力梯度。，管道中出現(xiàn)壓力梯度。 當(dāng)當(dāng)PbPb持續(xù)降低時(shí)，持續(xù)降低時(shí)，PePe同時(shí)下降，且管道同時(shí)下降，且管道內(nèi)流速升高。內(nèi)流速升高。 當(dāng)當(dāng)PbPb降低到足夠低時(shí)，管道內(nèi)流速達(dá)到降低到足夠低時(shí)，管道內(nèi)

36、流速達(dá)到PePe和和TeTe下的音速下的音速c c，便達(dá)到了最大值。，便達(dá)到了最大值。核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.7 5.7 臨界流動(dòng)臨界流動(dòng) 基本現(xiàn)象基本現(xiàn)象 當(dāng)當(dāng)P Pb b低于低于P P0 0時(shí)，可壓縮流體開始流動(dòng)，時(shí)，可壓縮流體開始流動(dòng)，P Pe e = P= Pb b，管道中出現(xiàn)壓力梯度。，管道中出現(xiàn)壓力梯度。 當(dāng)當(dāng)P Pb b持續(xù)降低時(shí)，持續(xù)降低時(shí)，P Pe e同時(shí)下降，且管道同時(shí)下降，且管道內(nèi)流速升高。內(nèi)流速升高。 當(dāng)當(dāng)P Pb b降低到足夠低時(shí)，管道內(nèi)流速達(dá)到降低到足夠低時(shí)，管道內(nèi)流速達(dá)到P Pe e和和T Te e下的音速下的音速c c，便達(dá)到了最大值。，便達(dá)到了最大值。

37、 自此自此P Pb b的下降不會(huì)再引起的下降不會(huì)再引起P Pe e下降或流量下降或流量降低降低( (流量維持在流量維持在m mc c) ) 流體在出口呈拋物線狀自由擴(kuò)張流體在出口呈拋物線狀自由擴(kuò)張核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.7 5.7 臨界流動(dòng)臨界流動(dòng) 可發(fā)生在單向流和多相流可發(fā)生在單向流和多相流 可在破口處或破口處上游某處可在破口處或破口處上游某處 破口處臨界流量的大小決定了高壓回路管道出現(xiàn)破口后失流和泄壓的破口處臨界流量的大小決定了高壓回路管道出現(xiàn)破口后失流和泄壓的速度，從而影響了堆芯事故狀態(tài)下的冷卻能力速度，從而影響了堆芯事故狀態(tài)下的冷卻能力核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.7 5.7

38、 臨界流動(dòng)臨界流動(dòng) 單相流體的臨界流動(dòng)單相流體的臨界流動(dòng) 對(duì)于單相可壓縮流體對(duì)于單相可壓縮流體 臨界流動(dòng)發(fā)生的判斷準(zhǔn)則臨界流動(dòng)發(fā)生的判斷準(zhǔn)則: : 1.1.下游工況變化時(shí)，上游不隨之改變下游工況變化時(shí)，上游不隨之改變 2.2.給定上游工況，下游壓力減小，截面上流速達(dá)到最大給定上游工況，下游壓力減小，截面上流速達(dá)到最大 3.3.臨界截面上，流速等于等熵聲速臨界截面上，流速等于等熵聲速 對(duì)于水平管內(nèi)的一維穩(wěn)態(tài)流動(dòng)，流體對(duì)于水平管內(nèi)的一維穩(wěn)態(tài)流動(dòng)，流體不做功不做功也也無熱交換無熱交換, ,則連續(xù)性方則連續(xù)性方程和動(dòng)量方程為程和動(dòng)量方程為 如忽略摩擦力且考慮流動(dòng)面積如忽略摩擦力且考慮流動(dòng)面積A A為常

39、數(shù)，則為常數(shù)，則dFw=0,dFw=0,通過對(duì)壓力求導(dǎo)，通過對(duì)壓力求導(dǎo)，上兩式可合并為上兩式可合并為核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.7 5.7 臨界流動(dòng)臨界流動(dòng) 單相流體的臨界流動(dòng)單相流體的臨界流動(dòng) 考慮臨界流動(dòng)發(fā)生時(shí)，考慮臨界流動(dòng)發(fā)生時(shí)， 則上式可被改寫為則上式可被改寫為 壓力比壓力比=p=pe e/p/p0 0, ,則通過公式推導(dǎo)可得則通過公式推導(dǎo)可得 由于流速達(dá)到臨界時(shí)，由于流速達(dá)到臨界時(shí)，dmdme e/d/d=0,=0,則臨界壓力比則臨界壓力比c c可被計(jì)算為可被計(jì)算為核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.7 5.7 臨界流動(dòng)臨界流動(dòng) 單相流體的臨界流動(dòng)單相流體的臨界流動(dòng) 通過流密度表達(dá)式

40、，可得如下曲線通過流密度表達(dá)式，可得如下曲線 臨界質(zhì)量流密度表達(dá)式最重可被計(jì)算為臨界質(zhì)量流密度表達(dá)式最重可被計(jì)算為核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.7 5.7 臨界流動(dòng)臨界流動(dòng) 兩相流體的臨界流動(dòng)兩相流體的臨界流動(dòng)比單相情況復(fù)雜得多比單相情況復(fù)雜得多兩相之間存在質(zhì)量，動(dòng)量和能量的交換兩相之間存在質(zhì)量，動(dòng)量和能量的交換影響兩相臨界流動(dòng)情況的主要因素包括影響兩相臨界流動(dòng)情況的主要因素包括: :相界面之間的各種交換相界面之間的各種交換相間不平衡性相間不平衡性1.1.兩相流流型兩相流流型連續(xù)性方程（液相，氣相）和動(dòng)量方程連續(xù)性方程（液相，氣相）和動(dòng)量方程核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.7 5.7 臨界流

41、動(dòng)臨界流動(dòng) 兩相流體的臨界流動(dòng)兩相流體的臨界流動(dòng)由于與動(dòng)量與壓力的變化相比小得多，故同樣可忽略壁面摩擦力，由于與動(dòng)量與壓力的變化相比小得多，故同樣可忽略壁面摩擦力，則則同時(shí)考慮同時(shí)考慮則壓力梯度方程可變?yōu)閯t壓力梯度方程可變?yōu)楹丝茖W(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.7 5.7 臨界流動(dòng)臨界流動(dòng) 兩相流體的臨界流動(dòng)兩相流體的臨界流動(dòng)將上式等號(hào)兩端對(duì)壓力進(jìn)行微分，可得將上式等號(hào)兩端對(duì)壓力進(jìn)行微分，可得當(dāng)達(dá)到臨界流時(shí)，當(dāng)達(dá)到臨界流時(shí)，dG/dp=0dG/dp=0，則，則該式中，導(dǎo)數(shù)項(xiàng)該式中，導(dǎo)數(shù)項(xiàng)dvdvG G/dp,dv/dp,dvL L/dp,dx/dp,dS/dp/dp,dx/dp,dS/dp分別描述臨

42、界截面上相分別描述臨界截面上相間熱量，質(zhì)量，動(dòng)量傳遞的局部變化率。間熱量，質(zhì)量，動(dòng)量傳遞的局部變化率。兩相質(zhì)量流量取決于兩相的可壓縮性，上游流體的壓力，焓值，含兩相質(zhì)量流量取決于兩相的可壓縮性，上游流體的壓力，焓值，含氣率，以及進(jìn)口的幾何結(jié)構(gòu)及長徑比氣率，以及進(jìn)口的幾何結(jié)構(gòu)及長徑比兩相質(zhì)量流量的計(jì)算可使用兩種不同模型：兩相質(zhì)量流量的計(jì)算可使用兩種不同模型：1.1.熱力學(xué)平衡態(tài)臨界流熱力學(xué)平衡態(tài)臨界流動(dòng)模型；動(dòng)模型；2.2.熱力學(xué)不平衡態(tài)臨界流動(dòng)模型熱力學(xué)不平衡態(tài)臨界流動(dòng)模型核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.7 5.7 臨界流動(dòng)臨界流動(dòng) 兩相流體的臨界流動(dòng)兩相流體的臨界流動(dòng)熱力學(xué)平衡態(tài)臨界流動(dòng)模型

43、包括：熱力學(xué)平衡態(tài)臨界流動(dòng)模型包括：1.1.均勻平衡臨界流模型；均勻平衡臨界流模型；2.2.滑移滑移平衡臨界流模型平衡臨界流模型均勻平衡臨界流模型均勻平衡臨界流模型 假設(shè)兩相間不僅處于熱平衡（即假設(shè)兩相間不僅處于熱平衡（即u uG G=u=uL L）而）而且無相對(duì)滑移（即且無相對(duì)滑移（即S=0S=0）。）。使用該模型獲得臨界質(zhì)量流密度表達(dá)式為使用該模型獲得臨界質(zhì)量流密度表達(dá)式為如忽略液相的比容和可壓縮性，則如忽略液相的比容和可壓縮性，則均勻平衡模型適用于長通道，高含氣率，較高壓力的情況均勻平衡模型適用于長通道，高含氣率，較高壓力的情況核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.7 5.7 臨界流動(dòng)臨界流動(dòng)

44、 兩相流體的臨界流動(dòng)兩相流體的臨界流動(dòng)滑移平衡臨界流模型滑移平衡臨界流模型 假設(shè)兩相處于熱力學(xué)平衡，但同時(shí)考慮兩假設(shè)兩相處于熱力學(xué)平衡，但同時(shí)考慮兩相之間的滑移，包括相之間的滑移，包括FrauskeFrauske和和MoodyMoody模型兩種模型兩種FrauskeFrauske模型假設(shè)：模型假設(shè)：1.1.兩相流動(dòng)為環(huán)狀流；兩相之間處于熱力學(xué)平兩相流動(dòng)為環(huán)狀流；兩相之間處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)；衡狀態(tài)；3.dG/dp=03.dG/dp=0時(shí)為臨界流動(dòng)；時(shí)為臨界流動(dòng)；4.4.通道出口壓力梯度達(dá)到最大通道出口壓力梯度達(dá)到最大值時(shí)發(fā)生臨界流動(dòng)；值時(shí)發(fā)生臨界流動(dòng)；5.dh/dp=05.dh/dp=0臨界壓力

45、只與臨界壓力只與L/DL/D有關(guān)；臨界流密度隨出口壓力增大而增大，隨含有關(guān)；臨界流密度隨出口壓力增大而增大，隨含氣率增加而減小氣率增加而減小核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.7 5.7 臨界流動(dòng)臨界流動(dòng) 兩相流體的臨界流動(dòng)兩相流體的臨界流動(dòng)MoodyMoody滑移平衡模型滑移平衡模型 假設(shè)兩相流為環(huán)狀流，兩相平均速度不同，假設(shè)兩相流為環(huán)狀流，兩相平均速度不同，兩相處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)兩相處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)MoodyMoody認(rèn)為對(duì)應(yīng)于上游的滯止壓力和滯止比焓，出口壓力和認(rèn)為對(duì)應(yīng)于上游的滯止壓力和滯止比焓，出口壓力和S S是彼此是彼此獨(dú)立的。故達(dá)到臨界流量時(shí)獨(dú)立的。故達(dá)到臨界流量時(shí)核科學(xué)與工程系核科

46、學(xué)與工程系5.7 5.7 臨界流動(dòng)臨界流動(dòng) 兩相流體的臨界流動(dòng)兩相流體的臨界流動(dòng)熱力學(xué)不平衡態(tài)臨界流動(dòng)模型熱力學(xué)不平衡態(tài)臨界流動(dòng)模型流經(jīng)短通道，噴嘴或孔板的兩相流，汽化推遲，液體過熱，也被稱流經(jīng)短通道，噴嘴或孔板的兩相流，汽化推遲，液體過熱，也被稱為亞穩(wěn)態(tài)流動(dòng)為亞穩(wěn)態(tài)流動(dòng)經(jīng)驗(yàn)公式法：經(jīng)驗(yàn)公式法：對(duì)于孔板對(duì)于孔板, L/D, L/D約為零，汽化約為零，汽化發(fā)生在孔道外面，不存在臨界發(fā)生在孔道外面，不存在臨界壓力和臨界流動(dòng)壓力和臨界流動(dòng)對(duì)于短管對(duì)于短管, 0 (L/D) 3, 0 (L/D) 3，液體表面發(fā)生汽化，內(nèi)部為液液體表面發(fā)生汽化，內(nèi)部為液芯射流芯射流對(duì)于短管對(duì)于短管, 3 (L/D) 1

47、2, 3 (L/D) 12，液芯碎裂汽化，高壓脈動(dòng)，流液芯碎裂汽化，高壓脈動(dòng)，流動(dòng)阻塞動(dòng)阻塞核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.7 5.7 臨界流動(dòng)臨界流動(dòng) 兩相流體的臨界流動(dòng)兩相流體的臨界流動(dòng)短通道臨界質(zhì)量流密度短通道臨界質(zhì)量流密度核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.7 5.7 汽液逆向流動(dòng)汽液逆向流動(dòng)汽液逆向流動(dòng)汽液逆向流動(dòng) 氣相和液相的流動(dòng)方向相反的兩相流稱作汽液逆氣相和液相的流動(dòng)方向相反的兩相流稱作汽液逆向流動(dòng)向流動(dòng)氣體流量不大，液膜仍然下落；氣體流量不大，液膜仍然下落；氣體流量增加到溢流速度時(shí)，液膜氣體流量增加到溢流速度時(shí)，液膜不穩(wěn)定，液滴被夾帶，注入點(diǎn)上方形成氣膜，該轉(zhuǎn)變點(diǎn)稱為阻流點(diǎn)；不穩(wěn)

48、定，液滴被夾帶，注入點(diǎn)上方形成氣膜，該轉(zhuǎn)變點(diǎn)稱為阻流點(diǎn)；當(dāng)向下輸送液體流量為零時(shí)，氣體速度稱為臨界氣流速度當(dāng)向下輸送液體流量為零時(shí)，氣體速度稱為臨界氣流速度核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.7 5.7 汽液逆向流動(dòng)汽液逆向流動(dòng)溢流關(guān)系式溢流關(guān)系式 描述相反流向的流體之間存在的制約關(guān)系描述相反流向的流體之間存在的制約關(guān)系J JG G，J JL L為汽液相的折算速度，為汽液相的折算速度，D D為管道直徑。為管道直徑。m m，C C為經(jīng)驗(yàn)數(shù)，與液體為經(jīng)驗(yàn)數(shù)，與液體和氣體的進(jìn)口情況，介質(zhì)物性，液體欠熱度，管道直徑等因素有關(guān)。和氣體的進(jìn)口情況，介質(zhì)物性，液體欠熱度，管道直徑等因素有關(guān)。對(duì)于壓水堆，對(duì)于壓水

49、堆，m=0.8m=0.8，C=0.4.C=0.4.同時(shí)公式表明，氣體流量越大，液膜流量越小。從而，延緩了堆芯同時(shí)公式表明，氣體流量越大，液膜流量越小。從而，延緩了堆芯下腔室的灌水過程，對(duì)堆芯安全冷卻不利。下腔室的灌水過程，對(duì)堆芯安全冷卻不利。核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.7 5.7 水錘現(xiàn)象水錘現(xiàn)象流體速度突然改變會(huì)引起壓力變化（如閥門關(guān)閉，管道破裂等情流體速度突然改變會(huì)引起壓力變化（如閥門關(guān)閉，管道破裂等情況），壓力波的震蕩會(huì)對(duì)管道和設(shè)備造成沖擊，該沖擊被稱為水錘。況），壓力波的震蕩會(huì)對(duì)管道和設(shè)備造成沖擊，該沖擊被稱為水錘。閥門關(guān)閉形成水錘的過程包括兩種情況：閥門關(guān)閉形成水錘的過程包括兩種

50、情況：1.1.單相流體；單相流體；2.2.兩相流體。兩相流體。兩相流體情況由于氣泡的消失和重新形成，壓力振蕩幅度更大。兩相流體情況由于氣泡的消失和重新形成，壓力振蕩幅度更大。防止水錘現(xiàn)象，可采取慢開慢關(guān)閥門，或先開啟小流量旁通閥，再防止水錘現(xiàn)象，可采取慢開慢關(guān)閥門，或先開啟小流量旁通閥，再開啟主管道閥門的方式開啟主管道閥門的方式核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.7 5.7 流動(dòng)不穩(wěn)定性流動(dòng)不穩(wěn)定性如流體發(fā)生相變，流體的體積不均勻變化可導(dǎo)致流動(dòng)不穩(wěn)定。如流體發(fā)生相變，流體的體積不均勻變化可導(dǎo)致流動(dòng)不穩(wěn)定。既可發(fā)生在熱源有變化的情況下，也可發(fā)生在熱源無變化的情況下既可發(fā)生在熱源有變化的情況下，也可發(fā)

51、生在熱源無變化的情況下流動(dòng)不穩(wěn)定有害的主要原因：流動(dòng)不穩(wěn)定有害的主要原因：1.1.機(jī)械振動(dòng)導(dǎo)致疲勞破壞；機(jī)械振動(dòng)導(dǎo)致疲勞破壞；2.2.干擾控干擾控制系統(tǒng)；制系統(tǒng)；3.3.熱疲勞破壞；熱疲勞破壞；4.4.大幅降低臨界熱流密度大幅降低臨界熱流密度兩相流系統(tǒng)中流動(dòng)不穩(wěn)定的種類包括：兩相流系統(tǒng)中流動(dòng)不穩(wěn)定的種類包括：1.1.水動(dòng)力不穩(wěn)定；水動(dòng)力不穩(wěn)定；2.2.密度波密度波不穩(wěn)定性；不穩(wěn)定性；3.3.并聯(lián)通道的管間脈動(dòng)；并聯(lián)通道的管間脈動(dòng)；4.4.流型不穩(wěn)定性；流型不穩(wěn)定性；5.5.熱震蕩。熱震蕩。壓水堆中最常見的是水動(dòng)力不穩(wěn)定性和密度波不穩(wěn)定性壓水堆中最常見的是水動(dòng)力不穩(wěn)定性和密度波不穩(wěn)定性核科學(xué)與工程系核科學(xué)與工程系5.7 5.7 流動(dòng)不穩(wěn)定性流動(dòng)不穩(wěn)定性 水動(dòng)力不穩(wěn)定性水動(dòng)力不穩(wěn)定性特點(diǎn)是系統(tǒng)內(nèi)的流量會(huì)發(fā)生非周期性漂移特點(diǎn)是系統(tǒng)內(nèi)的流量會(huì)發(fā)生非周期性漂移p p隨流量隨流量m m變化趨勢決定于變化趨勢決定于兩個(gè)因素：兩個(gè)因素：1.1.流量降低壓降流量降低壓降下降；下降；2.2.產(chǎn)生沸騰，汽水混產(chǎn)生沸騰，汽水混合物體積膨脹，流速增加，合物體積膨脹，流速增加，壓降增大壓降增大并聯(lián)通道在兩端壓差相等的并聯(lián)通道在兩端壓差相等的情況下流量仍有可能不同，情況下流量仍有可能不同，且各通道流量可能出現(xiàn)非周且各通道流量可能出現(xiàn)非周期性變化，造成水動(dòng)力學(xué)不期性變化，造成水動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)。穩(wěn)