《核反应堆两相流与沸腾传热》研究生课程教学课件（讲稿）第四章 空泡份额

空泡份额第四章4.1概述4.6环状流α解析计算法4.24.7最小炳增模型滑速比模型2.3变密度模型4.8混合箱-单相并流模型2.4漂移流模型4.9α其他计算方法2.5动量交换模型4.10欠热沸腾α计算

4.6 环状流 α 解析计算法 4.7 最小熵增模型 4.8 混合箱-单相并流模型 4.9 α其他计算方法 4.10 欠热沸腾α计算 第四章 空泡份额 4.1 概述 4.2 滑速比模型 2.3 变密度模型 2.4 漂移流模型 2.5 动量交换模型

3第四章空泡份额4.1概述正空泡份额是气液两相流动的a基本参数之一。关系到两相流动压降、沸腾传热、冷却剂的循环倍率、堆芯中子动力学和堆的稳定性

第四章 空泡份额 4.1 概述 3  空泡份额是气液两相流动的 基本参数之一。关系到两相 流动压降、沸腾传热、冷却 剂的循环倍率、堆芯中子动 力学和堆的稳定性

A第四章空泡份额4.1概述国气液两相流空泡份额基本关系式：运用滑速比S来描述气液两相之间存在着相对运动，它与系统的压力、含气率、流速等许多因素有关

第四章 空泡份额 4.1 概述 4 1 1 1 1 1 1 g f x S S x x                       气液两相流空泡份额基本关系式： 运用滑速比S来描述气液两相之间存在着相对运动，它与系 统的压力、含气率、流速等许多因素有关

5第四章空泡份额国4.1概述早在20世纪40年代，Lockhart和Martinelli就对水平通道中等温空气水两相进行了空泡份额和流动压降试验研究，得到了α和β的简单关系式。此后对空泡份额的试验研究逐渐增多，对圆形、矩形、环形、棒束等各种流动通道，向上流动、向下流动、汽液同向流动或相向流动等各种两相流动方式进行了广泛的研究目前，核反应堆事故工况下的空泡份额研究广泛展开

第四章 空泡份额 4.1 概述 5  早在20世纪40年代，Lockhart和Martinelli就对水平通道中 等温空气水两相进行了空泡份额和流动压降试验研究，得到 了 α和 β的简单关系式。  此后对空泡份额的试验研究逐渐增多，对圆形、矩形、环形 、棒束等各种流动通道，向上流动、向下流动、汽液同向流 动或相向流动等各种两相流动方式进行了广泛的研究。  目前，核反应堆事故工况下的空泡份额研究广泛展开

6第四章空泡份额图4.1概述日本学者世古口言彦把提出的各种计算空泡份额的模型总结成三种基本类型：单相流模型混合相一单相并流模型(b)(c)(a)/滑移模型图4-1计算空泡份额基本模型示意图（a）单相流模型：（b）混合相单相并流模型；（c）滑移模型1——液体（或气体），2——气体（或液体）3—气液混合相：4—-液体：5——液体：6气体

第四章 空泡份额 4.1 概述 6 日本学者世古口言彦把提出的各种计算空泡份额的模型总结成 三种基本类型：  单相流模型  混合相-单相并流模型  滑移模型

第四章空泡份额4.1概述国单相流模型：把两相流体看成某种单相混合物流体。适用于泡状流和滴状流均相模型S=1Bankoff变密度模型S=1，但是流通截面上的速度分布和空泡份额分布在半径方向是变化的Zuber-Findlay漂移流模型考虑相间滑移以及流通截面上空泡份额和流速的不均匀分布

第四章 空泡份额 4.1 概述 7 单相流模型：把两相流体看成某种单相混合物 流体。适用于泡状流和滴状流。  均相模型  Bankoff 变密度模型 S = 1 S = 1，但是流通截面上的速度分布和空泡份 额分布在半径方向是变化的  Zuber-Findlay 漂移流模型 考虑相间滑移以及流通截面上空泡份额和流速的不均匀分布

8第四章空泡份额4.1概述国滑移模型：气相和液相分别具有不同速度。如Martinelli等人的方法、动量交换模型、最小滴增模型等。混合相-单相并流模型：考虑了流通截面上气体-液体混合物和液体一起并行同向流动的模型，是单相流模型和滑移模型的结合，适用于夹带液滴的环状流动

第四章 空泡份额 4.1 概述 8 混合相-单相并流模型：考虑了流通截面上气 体-液体混合物和液体一起并行同向流动的模 型，是单相流模型和滑移模型的结合，适用于 夹带液滴的环状流动。 滑移模型：气相和液相分别具有不同速度。如 Martinelli等人的方法、动量交换模型、最小 熵增模型等

9第四章空泡份额4.2滑速比模型E本质：用试验方法获得滑速比S值。前苏学者1970年提出：0.16+1.5β2S=1-Fr025临界压力前苏学者1971年提出：13.534.8D'VpS=1++Fr512 Re/l6G2.54Dl/压力P=1~22MPa时，上式变化为：S=1G

第四章 空泡份额 4.2 滑速比模型 9 本质：用试验方法获得滑速比S值。  前苏学者1970年提出： 2 0.25 0.16 1.5 1 1 l cr p S Fr p            临界压力  前苏学者1971年提出： 1/4 1/6 5/12 1/6 13.5 34.8 1 1 1 1 Re e l l l l cr cr p p D v S Fr p G p                    压力P = 1~22 MPa时，上式变化为： 1/4 2.54 1 1 e l cr D p S G p          

10第四章空泡份额4.2滑速比模型前苏学者1971年提出：13.534.8DeviPiS=1+一Fr5/12 Re1/GP适用于垂直圆管，管径需满足：71/2OOPi-P<D <20g(pi-p,)g(p -p)对于管径大于上式上限的，D用上限值带入对于管径小于上式下限的，可用下式：S=(p/ pa）-038

第四章 空泡份额 4.2 滑速比模型 10  前苏学者1971年提出： 适用于垂直圆管，管径需满足： 1/2 1/2 7 20 ( ) ( ) l v e l v l v l D g g                                 对于管径大于上式上限的，De用上限值带入 对于管径小于上式下限的， 可用下式： 0.38 ( / ) cr S p p   1/4 1/6 5/12 1/6 13.5 34.8 1 1 1 1 Re e l l l l cr cr p p D v S Fr p G p                   

11第四章空泡份额4.2滑速比模型E前苏学者提出02.27 PlS=1+Q07D适用于3~19根棒束通道(D. = 6.7~17.7 mm)倾斜管应将垂直管的S值乘以考虑倾斜影响的修正系数K：K=1+(1-5×10-°Re)[1-(0/90))0：流道与水平面间的夹角。当Re,>5×10°时，K。=1

第四章 空泡份额 4.2 滑速比模型 11  前苏学者提出 适用于3~19根棒束通道（De = 6.7~17.7 mm） 2 0.7 0.7 2.27 1 1 l cr p S G p            倾斜管 6 1 (1 5 10 Re )[1 ( / 90 )] K l        应将垂直管的S值乘以考虑倾斜影响的修正系数Kθ： θ：流道与水平面间的夹角。当 时， 6 Re 5 10 l   K 1  