[发明专利]相态探测仪及其安装方法、两相流界面参数测量系统

说明书

本发明公开了一种相态探测仪及其安装方法、两相流界面参数测量系统及方法，相态探测仪包括基板，基板中心开设有贯通基板的上下表面的流道孔，流道孔内设置有至少2个电极丝层，每个电极丝层包括多根平行设置且位于同一平面内的电极丝，相邻两个电极丝层的电极丝互相垂直；电极丝层所在的平面垂直于流道孔的中心轴线。至少一个电极丝层的电极丝作为激励电极丝，至少一个与激励电极丝相邻的电极丝层的电极丝作为接收电极丝；多根激励电极丝和接收电极丝在空间上形成了许多探测点，具有很高的空间分辨率，以实现对流道截面相态分布的瞬时测量，对较高流速的两相流动依然可以实现有效测量，支持瞬态工况下两相流动的界面参数测量。

技术领域

本发明涉及两相流动实验测试领域，具体涉及一种相态探测仪及其安装方法、两相流界面参数测量系统。

背景技术

气液两相流动常见于反应堆系统，对两相流特性及机理的深入研究对反应堆热工安全分析，提高系统运行效率，以及提出事故缓解措施具有重要指导意义。获取流道截面上全场界面参数是开展两相流深入研究的前提，重要的界面参数包括空泡份额、界面面积浓度、气泡尺寸和气泡速度等。

迄今为止，使用最为广泛的测量手段为探针，探针同一时刻只能对流场中同一点进行测量，为了获得界面参数在截面上的分布形态，探针必须不断改变位置，完成截面全场测量需要较长时间，整个过程中流动参数(气液相流速等)必须保持恒定，对于变化的瞬态工况，探针还来不及对全场完成测量，流动形态就已经千变万化，所以传统的探针测量手段无法对瞬态工况进行有效测量。

然而，瞬态工况在反应堆系统中非常常见，比如核动力舰船以及浮动式核电站受海洋条件的影响，出现的倾斜、摇摆以及上下浮动等行为，以及反应堆的升降功率等动态操作过程都会导致冷却剂流道流动状态改变，出现瞬态工况，为了研究反应堆在瞬态工况下的两相流动规律以及影响因素，需要开展瞬态工况两相流动实验，此时传统的探针测量手段不再适用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相态探测仪以实现对瞬态工况下流场迅速变化的两相流动的界面参数进行有效测量，解决传统的探针测量手段不再适用瞬态工况下两相流动的界面参数测量问题。本发明还提供了一种相态探测仪的安装方法和包含相态探测仪的两相流界面参数测量系统。

本发明通过下述技术方案实现：

相态探测仪包括基板，所述基板中心开设有贯通基板的上下表面的流道孔，所述流道孔内设置有至少2个电极丝层，每个电极丝层包括多根平行设置且位于同一平面内的电极丝，相邻两个电极丝层的电极丝互相垂直；所述电极丝层所在的平面垂直于流道孔的中心轴线。本技术方案中，至少一个电极丝层的电极丝作为激励电极丝，用于在两相流界面参数测量中传递激励信号，至少一个与激励电极丝相邻的电极丝层的电极丝作为接收电极丝，用于采集电流信号；这两个电极丝层形成一个相态探测器，即每个相态探测器由互相垂直但不接触的一层激励电极丝和一层接收电极丝构成。这样，由于布置了多根激励电极丝和接收电极丝，在空间上形成了许多探测点，具有很高的空间分辨率，可以实现对流道截面相态分布的瞬时测量。同时，激励信号的扫描频率可以高达上万赫兹，具有很高的时间分辨率，对较高流速的两相流动依然可以实现有效测量，支持瞬态工况下两相流动的界面参数测量。

作为本发明的进一步改进，所述基板上在每个电极丝两端对应的位置上均设置有条形槽，每个条形槽内安装一根电极丝，所述条形槽的长度方向与安装在其中的电极丝的长度方向一致。本实施例中，在基板上开设条形槽固定电极丝，使得电极丝的固定更加稳定，并且能实现准确定位。