ADS液态无窗散裂靶件水力实验和数值研究

发布时间：2023-11-25 17:58

　　散裂靶件通过高能质子轰击重金属的散裂反应，为次临界堆芯提供维持运行所需的外部高能中子源，是质子加速器和次临界堆芯的耦合部件。散裂靶件对ADS系统的整体运行起到了至关重要的作用。本文针对无窗散裂靶件中自由界面控制和流动场行为，开展了模拟实验和数值研究。优化设计了模拟无窗散裂靶件，并搭建了相应的实验系统。采用普通相机拍摄以及片激光诱导荧光结合高速摄像的方法，获得了自由界面结构和流场可视化实验数据。实验结果表明自由界面的特征主要受入口流量和出口压力控制，自由界面长度随入口流量增大呈二次函数递减，随出口压力增大呈线性递减。采用不同湍流模型结合VOF界面追踪方法对自由界面结构和流场进行了三维数值模拟，数值模拟结果表明大涡模拟技术能较好的表现自由界面瞬态流场结构。同时采用液态铅铋合金对无窗靶件的自由界面流动和输热过程进行了数值模拟分析，表明下降式无窗靶件自由界面下存在的漩涡滞止区十分不利于热量导出。为消除自由界面漩涡滞止区，设计了一种新型上旋式无窗靶件，在入口设置了导向叶轮使得管内流动带有旋转，管内流体在出口切向速度产生的离心力作用下，自然形成中部下凹的界面轮廓。初步的数值分析结果表明这种靶件的自...

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 散裂靶件国内外研究现状
        1.2.1 固态散裂靶件
        1.2.2 液态有窗散裂靶件
        1.2.3 液态无窗散裂靶件
    1.3 本文研究内容
第二章 模拟无窗散裂靶件实验系统及方法
    2.1 模拟无窗散裂靶件实验段设计
    2.2 模拟无窗散裂靶件多功能实验系统
    2.3 实验理论基础
    2.4 实验方法
    2.5 本章小结
第三章 自由界面可视化实验和数值计算
    3.1 模拟无窗散裂靶件自由界面可视化实验
        3.1.1 出口压力对自由界面的影响
        3.1.2 入口流量对自由界面的影响
        3.1.3 流场可视化实验
    3.2 模拟无窗散裂靶件自由界面数值计算
        3.2.1 数值模拟模型
        3.2.2 出口压力对自由界面的影响
        3.2.3 入口流量对自由界面的影响
        3.2.4 流场数值模拟
    3.3 本章小结
第四章 液态铅铋合金无窗散裂靶件数值模拟
    4.1 液态铅铋合金自由界面控制模拟
        4.1.1 出口压力对自由界面的影响
        4.1.2 入口流量对自由界面的影响
    4.2 液态铅铋合金热输运模拟
        4.2.1 自由界面位置控制
        4.2.2 能量方程
        4.2.3 热输运模拟
    4.3 新型上旋式无窗靶件
        4.3.1 结构介绍
        4.3.2 数值模拟
    4.4 本章小结
第五章 全文总结
    5.1 主要工作内容
    5.2 主要创新点
    5.3 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文



本文编号：3867572