燃料棒束两相流动流固耦合试验回路制造技术

本发明专利技术提供了一种燃料棒束两相流动流固耦合试验回路，包括燃料棒束两相流动流固耦合试验台、止回阀、流量计、第一控制阀、循环泵、开式水箱、第二控制阀、电磁阀、压力表、减压阀、气罐、干燥机、空气压缩机、第一管路、第二管路以及第三管路；第一管路的一端连接开式水箱，第二管路的一端连接开式水箱，第三管路的一端连接空气压缩机，第一管路、第二管路以及第三管路的另一端均连接燃料棒束两相流动流固耦合试验台；第一管路上设置有第二控制阀；第二管路上设置有循环泵、第一控制阀、流量计；第三管路上设置有干燥机、气罐、减压阀、压力表、电磁阀、止回阀。本发明专利技术能够在测试燃料棒束通道间流动状态的同时测试棒束所受的流体力和振动状态。

【技术实现步骤摘要】
燃料棒束两相流动流固耦合试验回路
本专利技术涉及核反应堆
，具体地，涉及一种燃料棒束两相流动流固耦合试验回路。
技术介绍
燃料组件设计是反应堆堆芯设计的核心工作，在进行燃料组件结构设计时需评估棒束间的流动结构对燃料组件换热性能的影响，同时还需评估燃料棒束间的单相及可能发生的两相流动引起的燃料棒束流致振动是否在合理范围内，以保证燃料组件的可靠运行。基于以上需求须设计燃料棒束两相流动流固耦合试验回路以评估燃料棒束的流致振动。传统的燃料棒束两相流动实验台偏重于研究棒束通道间的两相流动结构，两相流动结构指棒束通道里的流场形态，即流量、速度与压力分布等，一般实验台无法测量棒束的流体力，且缺乏燃料棒束流致振动效应的测试功能。本专利技术提供了一种燃料棒束两相流动流固耦合试验回路，该试验台能在保证棒束通道间两相流动结构测试功能的基础上同时开展燃料棒束流致振动效应测试，为日益精细化的燃料组件设计工作提供技术支撑。公开号为CN110926755A的专利文献公开了一种可视化试验系统，该系统包括：燃料组件；管路系统，用于使得流动工质能够在燃料组件内部流动；测量控制装置，用于采集测量参数，并根据采集的测量参数控制所述管路系统各器件工作，获得燃料组件内部的速度分布和压降分布。该专利文献中的技术方案可以测量燃料组件内部的压降分布和速度分布，通过合理的设计燃料组件和选择流动工质，可以将模型试验的数据应用到原型试验中，减小试验次数，降低试验难度和节约实验成本。但是，该专利文献中的技术方案仅能够测试燃料组件内部的速度和压降分布，不能测量燃料组件棒束之间的流致振动。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种燃料棒束两相流动流固耦合试验回路。根据本专利技术提供的一种燃料棒束两相流动流固耦合试验回路，包括燃料棒束两相流动流固耦合试验台、止回阀、流量计、第一控制阀、循环泵、开式水箱、第二控制阀、电磁阀、压力表、减压阀、气罐、干燥机、空气压缩机、第一管路、第二管路以及第三管路；所述第一管路的一端连接开式水箱，第一管路的另一端连接燃料棒束两相流动流固耦合试验台，第一管路上设置有第二控制阀；所述第二管路的一端连接开式水箱，第二管路的另一端连接燃料棒束两相流动流固耦合试验台，第二管路上从一端到另一端依次设置有循环泵、第一控制阀、流量计；所述第三管路的一端连接空气压缩机，第三管路的另一端连接燃料棒束两相流动流固耦合试验台，第三管路上从一端到另一端依次设置有干燥机、气罐、减压阀、压力表、电磁阀、止回阀。优选地，燃料棒束两相流动流固耦合试验台包括模拟棒束、试验段箱体、密封圈、棒束拉紧螺栓连接件、拉力测试机构以及试验台支架；所述试验段箱体安装在试验支架上，试验段箱体内设置有一个或多个模拟棒束，试验段箱体内还设置有一个或多个试验棒束安装位置；试验棒束安装在试验段箱体内后两端通过密封圈与试验段箱体连接，试验棒束两端超出试验段箱体的部分分别同轴连接棒束拉紧螺栓连接件，棒束拉紧螺栓连接件的周向和轴向分别通过拉力测试机构连接试验支架。优选地，所述拉力测试机构包括拉压力传感器、拉紧螺栓、锁紧螺母；所述棒束拉紧螺栓连接件的周向上依次连接压力传感器、拉紧螺栓，棒束拉紧螺栓连接件的轴向上依次连接拉压力传感器、拉紧螺栓，拉紧螺栓通过锁紧螺母连接试验台支架。优选地，所述拉力测试机构的两端分别与棒束拉紧螺栓连接件和试验台支架连接后处于受拉状态。优选地，所述棒束拉紧螺栓连接件的周向上均匀设置有多个连接端，所述连接端均通过万向节连接拉力测试机构。优选地，所述试验段箱体采用有机透明玻璃箱，所述模拟棒束采用透明棒束。优选地，所述试验段箱体内设置有透明格架，所述透明格架上设置试验棒束、模拟棒束的安装位置，试验棒束的安装位置设置在透明格架中间，所述试验棒束、模拟棒束均竖直安装在试验段箱体内，所述试验棒束、模拟棒束相互平行。优选地，所述试验段有箱体内试验棒束、模拟棒束之间形成棒束间流动通道。优选地，还包括测振仪，所述测振仪安装在试验台支架上，测振仪设置在试验段箱体外部并对准试验棒束，测振仪能够在平行于试验棒束轴向的方向上运动，测振仪通过改变位置能够测试试验棒束在不同纵向位置的振动状态。优选地，还包括高速摄像机，所述高速摄像机安装在试验台支架上，高速摄像机设置在试验段箱体外部并对准试验棒束，高速摄像机能够在平行于试验棒束轴向的方向上运动，根据高速摄像机采集的图像采用粒子图像测速法测量棒束间流动通道内的两相流动速度。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术结构简单，操作方便，能够在测试燃料棒束通道间流动状态的同时测试棒束所受的流体力和不同纵向位置上的振动状态，为燃料棒束的流致振动研究提供充分数据。2、本专利技术针对燃料棒束的特点设计了专用的测力结构和密封结构，使燃料棒束所受的流体力能完全传递到拉压力传感器上，提高了测试可靠性和精度。3、本专利技术拉力测试机构与棒束拉紧螺栓连接件周向上通过万向节连接，能够有效传递试验棒束的横向振动及受力；同时棒束拉紧螺栓连接件轴向上直接连接拉力测试机构并通过拉力测试结构连接到试验台支架，使得试验棒束轴向位置相对固定，避免轴向移动对测试造成影响。4、本专利技术拉力测试机构连接在棒束拉紧螺栓连接件与试验台支架之间且处于受拉状态，使得试验棒束在纵向(轴向)上和横向上都处于被拉紧的状态，能够有效避免拉力测试机构受压发生弯曲而导致试验棒束的力无法完全传递到拉压力传感器上。5、本专利技术试验段箱体和模拟棒束均采用透明材料，使得测试过程可视化，并可以通过粒子图像测速法测量棒束间流动通道内的两相流动速度。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术的燃料棒束两相流动流固耦合试验回路示意图。图2为本专利技术的燃料棒束两相流动流固耦合试验台的主视结构示意图。图3为本专利技术的燃料棒束两相流动流固耦合试验台的立体结构示意图。图4为本专利技术的燃料棒束两相流动流固耦合试验台的俯视结构示意图。图5为本专利技术的试验段箱体格架的结构示意图。图6为本专利技术的棒束拉紧螺栓连接件的结构示意图。图中示出：燃料棒束两相流动流固耦合试验台1空气压缩机13止回阀2试验棒束14流量计3模拟棒束15第一控制阀4试验段箱体16循环泵5密封圈17开式水箱6棒束拉紧螺栓连接件18第二控制阀7万向节19电磁阀8拉压力传感器20压力表9拉紧螺栓21减压阀10锁紧螺母22气罐11试验台支架23干燥机12测振仪24具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料棒束两相流动流固耦合试验回路，其特征在于，包括燃料棒束两相流动流固耦合试验台(1)、止回阀(2)、流量计(3)、第一控制阀(4)、循环泵(5)、开式水箱(6)、第二控制阀(7)、电磁阀(8)、压力表(9)、减压阀(10)、气罐(11)、干燥机(12)、空气压缩机(13)、第一管路、第二管路以及第三管路；/n所述第一管路的一端连接开式水箱(6)，第一管路的另一端连接燃料棒束两相流动流固耦合试验台(1)，第一管路上设置有第二控制阀(7)；/n所述第二管路的一端连接开式水箱(6)，第二管路的另一端连接燃料棒束两相流动流固耦合试验台(1)，第二管路上从一端到另一端依次设置有循环泵(5)、第一控制阀(4)、流量计(3)；/n所述第三管路的一端连接空气压缩机(13)，第三管路的另一端连接燃料棒束两相流动流固耦合试验台(1)，第三管路上从一端到另一端依次设置有干燥机(12)、气罐(11)、减压阀(10)、压力表(9)、电磁阀(8)、止回阀(2)。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃料棒束两相流动流固耦合试验回路，其特征在于，包括燃料棒束两相流动流固耦合试验台(1)、止回阀(2)、流量计(3)、第一控制阀(4)、循环泵(5)、开式水箱(6)、第二控制阀(7)、电磁阀(8)、压力表(9)、减压阀(10)、气罐(11)、干燥机(12)、空气压缩机(13)、第一管路、第二管路以及第三管路；
所述第一管路的一端连接开式水箱(6)，第一管路的另一端连接燃料棒束两相流动流固耦合试验台(1)，第一管路上设置有第二控制阀(7)；
所述第二管路的一端连接开式水箱(6)，第二管路的另一端连接燃料棒束两相流动流固耦合试验台(1)，第二管路上从一端到另一端依次设置有循环泵(5)、第一控制阀(4)、流量计(3)；
所述第三管路的一端连接空气压缩机(13)，第三管路的另一端连接燃料棒束两相流动流固耦合试验台(1)，第三管路上从一端到另一端依次设置有干燥机(12)、气罐(11)、减压阀(10)、压力表(9)、电磁阀(8)、止回阀(2)。


2.根据权利要求1所述的燃料棒束两相流动流固耦合试验回路，其特征在于，燃料棒束两相流动流固耦合试验台(1)包括模拟棒束(15)、试验段箱体(16)、密封圈(17)、棒束拉紧螺栓连接件(18)、拉力测试机构以及试验台支架(23)；
所述试验段箱体(16)安装在试验支架(23)上，试验段箱体(16)内设置有一个或多个模拟棒束(15)，试验段箱体(16)内还设置有一个或多个试验棒束(14)安装位置；
试验棒束(14)安装在试验段箱体(16)内后两端通过密封圈(17)与试验段箱体(16)连接，试验棒束(14)两端超出试验段箱体(16)的部分分别同轴连接棒束拉紧螺栓连接件(18)，棒束拉紧螺栓连接件(18)的周向和轴向分别通过拉力测试机构连接试验支架(23)。


3.根据权利要求2所述的燃料棒束两相流动流固耦合试验回路，其特征在于，所述拉力测试机构包括拉压力传感器(20)、拉紧螺栓(21)、锁紧螺母(22)；
所述棒束拉紧螺栓连接件(18)的周向上依次连接压力传感器(20)、拉紧螺栓(21)，棒束拉紧螺栓连接件(18)的轴向上依次连接拉压力传感器(20)、拉紧...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德忠，许锐，周文涛，宋煜晨，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31