【摘 要】
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倒U型管蒸汽发生器（UTSG）是目前核反应堆系统中常用的一二次换热装置，在事故工况下，随着一次侧流量降低，以及入口温度的升高，倒U型管蒸汽发生器可发生单相管间脉动的现象。当管间脉动发生时，一方面会导致U型管道内流量、压降以及温度的波动，影响系统稳定性同时造成系统机械疲劳；另一方面，可导致U型管道倒流的早发，影响倒流预测的准确性。因此，研究倒U型管蒸汽发生器管间脉动参数影响特性以及与倒流临界的关系对提高事故工况下反应堆系统的安全性具有重要的意义。
本文基于1MPa下三根倒U管单相管间脉动实验，研究
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倒U型管蒸汽发生器（UTSG）是目前核反应堆系统中常用的一二次换热装置，在事故工况下，随着一次侧流量降低，以及入口温度的升高，倒U型管蒸汽发生器可发生单相管间脉动的现象。当管间脉动发生时，一方面会导致U型管道内流量、压降以及温度的波动，影响系统稳定性同时造成系统机械疲劳；另一方面，可导致U型管道倒流的早发，影响倒流预测的准确性。因此，研究倒U型管蒸汽发生器管间脉动参数影响特性以及与倒流临界的关系对提高事故工况下反应堆系统的安全性具有重要的意义。
本文基于1MPa下三根倒U管单相管间脉动实验，研究了倒U型管中关键参数脉动特性以及影响因素，分析了管间脉动对倒流的影响特征，探讨了采用Nsub-Npch无量纲稳定性边界图对单相管间脉动的适用性。实验发现U型管管间脉动发生时流量、温度、压降随时间呈扩散趋势，外侧长管道和中间管道的流量和温度呈同相脉动，与内侧短管道形成180°异相脉动。随着入口温度的增加，脉动起始点流量呈近似线性增长，脉动周期线性减小。随着二次侧流量的增加，脉动起始点流速呈现小幅度先增加后降低，脉动周期逐渐增大；随入口阻力系数的增大，管间脉动起始点流速降低，脉动周期先缓慢增加然后急速增大。通过自编程序预测U型管倒流临界流速对比实验数据发现，在事故工况下U型管管间脉动总是先于倒流现象发生，流速提前范围在1.05~1.2倍之间。通过对脉动流速进行快速傅里叶变换（FFT）发现，一次侧流速的主频脉动振幅随入口温度的增大而增大，随二次侧流量的增大而减小，随入口阻力系数的增大呈现先减小后增大的趋势，工质流经内管时间与周期比值最高达1.3倍，单相管间脉动具有密度波脉动的特征；出口温度与中段温度的相位差为40.5°；利用Nsub-Npch无量纲稳定边界图描述U型管单相管间脉动，发现系统稳定性边界图呈现斜“I”字型，未形成传统意义上的“L”型，Nsub-Npch无量纲稳定性边界图仅适用于一次侧温度的变化，不适用于二次侧流量变化。
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