球床多孔介質(zhì)通道單相流體流動(dòng)特性研究.pdf

1、本文以球床水冷反應(yīng)堆為研究背景，對(duì)管內(nèi)填充玻璃球構(gòu)成的球床多孔介質(zhì)通道內(nèi)單相水的流動(dòng)特性進(jìn)行了可視化研究。實(shí)驗(yàn)采用的有機(jī)玻璃管的內(nèi)徑為50mm，填充玻璃球直徑分別為2mm、3mm、5mm和8mm，相應(yīng)的孔隙率為0.366、0.395，0.384和0.408。實(shí)驗(yàn)在常壓下進(jìn)行，流速范圍為1.08～3755.5kg/h。
　　 多孔介質(zhì)內(nèi)的流動(dòng)特性計(jì)算中比較常用的有Forchheimer模型和Izbash模型。通過(guò)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析

2、，發(fā)現(xiàn)Forchheimer方法計(jì)算更為準(zhǔn)確，物理意義也更加明顯。還將幾種典型的以Forchheimer計(jì)算模型為基礎(chǔ)的Ergun型經(jīng)驗(yàn)公式與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明此類公式在低流速時(shí)能與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)符合較好，但隨著流速的提高誤差呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。雖然根據(jù)無(wú)量綱壓降隨雷諾數(shù)變化趨勢(shì)的不同，確定出了多孔介質(zhì)通道內(nèi)不同流區(qū)的轉(zhuǎn)換邊界，但是分區(qū)擬合方法得到的Ergun型經(jīng)驗(yàn)公式在分區(qū)點(diǎn)的粘性阻力項(xiàng)和慣性阻力項(xiàng)計(jì)算值不連續(xù)；采用不分區(qū)擬合的方

3、法，計(jì)算精度又相對(duì)較低。引入邊界效應(yīng)的影響，以Forchheimer計(jì)算模型為基礎(chǔ)，給出了新的阻力壓降計(jì)算公式，其平均相對(duì)誤差為5.92％，最大相對(duì)誤差小于12％。
　　 本文還對(duì)流動(dòng)特性進(jìn)行了示蹤觀察和壓力波動(dòng)分析。在多孔介質(zhì)通道內(nèi)不同流態(tài)的流體呈現(xiàn)出不同的流動(dòng)特征和壓力波動(dòng)變化特性。在Forchheimer區(qū)，流體流線存在交叉和分離現(xiàn)象，壓力脈動(dòng)相對(duì)較小；在湍流區(qū)，壓力脈動(dòng)相對(duì)較大。多孔介質(zhì)內(nèi)的流體同時(shí)還存在著滯流、回流以及