液态金属中固态颗粒物运动特性的数值模拟

发布时间：2024-03-19 05:38

　　液态铅铋合金(Liquid Lead-Bismuth alloy,LBE)是第4代液态金属冷却反应堆首选的冷却剂材料,但面临氧浓度降低困难的问题,理论上通过氢化锂与氧反应可以降低其中的氧浓度,然而反应产物不溶性微小颗粒物氧化锂会威胁反应堆的安全运行。以铅铋合金系统的膨胀箱为研究对象,利用fluent软件对圆柱形箱体内固态颗粒物运动进行分析和模拟,连续相采用标准k-ε模型,固相颗粒物采用离散相模型(Discrete Phase Model,DPM),研究铅铋合金中氧化锂颗粒物的运动规律。结果显示:大直径的氧化锂颗粒上浮时间短,在径向方向的位移小,导致靠近轴心的浓度较高,小直径的氧化锂颗粒上浮时间长,在径向方向的位移大,导致靠近轴心的浓度较低。为后续铅铋合金系统的净化与控制提供参考。

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【部分图文】：

图2截面网格

图1几何模型3模拟结果与分析

图3颗粒物在x方向的速度随时间的变化

当铅铋合金的温度为573.15K时，不同直径的颗粒在流场相同的位置，以相同的初始条件进行计算得到的结果如图3所示，由图3可知，在同一温度下，不同直径的颗粒，在x方向的速度随时间的变化趋势相同，首先在第一阶段，速度在短时间内达到最大值，斜率较大；接着进入第二阶段，速度快速下降，达....

图4颗粒物在x方向的位移随时间的变化

由图4结合图3可知，图3的第一阶段对应于图4的初始直线段，斜率较大，因而速度较大；直线段后为曲线段，斜率减小，对应图3的速度减小的第二阶段，由于在同一温度下，颗粒在x方向的速度随时间变化的趋势相同，所以，位移随时间变化的趋势也相同。从图4也可以得出颗粒在x方向位移的范围，介于20....

图5颗粒物在x方向的速度随时间的变化

图5为同一颗粒物直径，在不同的温度下，x方向的速度随时间的变化，与图3的趋势是一致的；由图5可知，在不同温度的铅铋合金里，颗粒物在x方向的速度大小不同，相差不超过2mm，但是趋势相同，造成这种现象的原因是不同的温度导致铅铋合金的密度和粘度不同，这些参数又会影响浮力与阻力以及附加....

本文编号：3932410