随着核能的发展,核动力设备日趋小型化。窄矩形通道结构紧凑、换热效率高,相较于常规流道,更适合小型化核动力设备。而窄矩形通道内,蒸汽水两相流动受到壁面限制,流动相分布规律与常规流道相比有区别;实际工程应用中流动处于高温高压环境,增加了窄矩形通道相分布的复杂性。为了准确预测窄矩形通道内蒸汽水两相流动,需要测量高温高压局部两相参数。电导探针技术因其测量精度高、对流场干扰小、探测器结构简单、制作容易,被广泛应用于两相流动局部参数的测量中。目前的电导探针技术多用于常温常压环境。由于电导探针探测器的制作工艺限制以及处理算法未考虑到高温高压噪声信号的干扰,传统电导探针无法用于高温高压环境下蒸汽水两相参数的测量。本文以高温高压窄矩形通道内部相态参数测量为目标,开发了基于电导探针的高温高压相态参数测量方法。工作内容有: ① 改进探针探测器与探针信号处理算法。分析汽泡穿过探针时的表面张力特性,开发了基于汽泡前后界面斜率的汽泡识别算法,从受力角度区分了汽泡信号与噪声信号;用了涂覆聚四氟乙烯的内部信号传感器与一体化的电导探针外部承压结构,提升了电导探针探测器的耐压耐温性能。获得了改进的电导探针系统,实现了对高温高压汽泡信号的准确识别。 ② 为减小高温高压下人工移动探针的风险及数据采集的误差,构建了高温高压电导探针信号采集系统与移动控制系统。设计了信号采集系统与移动控制系统的电路原理图;制作了高温高压电导探针电路系统的 PCB;编写了电路系统的FPGA 固件。实现了远距离控制探针移动以及精确采集信号。 ③ 利用高温高压电导探针系统开展高温高压窄矩形通道流动沸腾实验。分析了压力、热流密度、入口过冷度对相态参数的影响,验证了高温高压电导探针测量方法的可行性。本文为高温高压工况两相流动参数的测量提供了新的技术手段,突破了电导探针系统难以用于高温高压两相流动测量的限制,借助该测量方法可为高温高压工况蒸汽水两相流的流动特性与传热特性研究提供可信的实验数据。