散裂靶件通過高能質(zhì)子轟擊重金屬的散裂反應(yīng)，為次臨界堆芯提供維持運行所需的外部高能中子源，是質(zhì)子加速器和次臨界堆芯的耦合部件。散裂靶件對ADS系統(tǒng)的整體運行起到了至關(guān)重要的作用。本文針對無窗散裂靶件中自由界面控制和流動場行為，開展了模擬實驗和數(shù)值研究。優(yōu)化設(shè)計了模擬無窗散裂靶件，并搭建了相應(yīng)的實驗系統(tǒng)。采用普通相機拍攝以及片激光誘導(dǎo)熒光結(jié)合高速攝像的方法，獲得了自由界面結(jié)構(gòu)和流場可視化實驗數(shù)據(jù)。實驗結(jié)果表明自由界面的特征主要受入口流量和出口壓力控制，自由界面長度隨入口流量增大呈二次函數(shù)遞減，隨出口壓力增大呈線性遞減。采用不同湍流模型結(jié)合VOF界面追蹤方法對自由界面結(jié)構(gòu)和流場進(jìn)行了三維數(shù)值模擬，數(shù)值模擬結(jié)果表明大渦模擬技術(shù)能較好的表現(xiàn)自由界面瞬態(tài)流場結(jié)構(gòu)。同時采用液態(tài)鉛鉍合金對無窗靶件的自由界面流動和輸熱過程進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，表明下降式無窗靶件自由界面下存在的漩渦滯止區(qū)十分不利于熱量導(dǎo)出。為消除自由界面漩渦滯止區(qū)，設(shè)計了一種新型上旋式無窗靶件，在入口設(shè)置了導(dǎo)向葉輪使得管內(nèi)流動帶有旋轉(zhuǎn)，管內(nèi)流體在出口切向速度產(chǎn)生的離心力作用下，自然形成中部下凹的界面輪廓。初步的數(shù)值分析結(jié)果表明這種靶件的自...

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 散裂靶件國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 固態(tài)散裂靶件
        1.2.2 液態(tài)有窗散裂靶件
        1.2.3 液態(tài)無窗散裂靶件
    1.3 本文研究內(nèi)容
第二章 模擬無窗散裂靶件實驗系統(tǒng)及方法
    2.1 模擬無窗散裂靶件實驗段設(shè)計
    2.2 模擬無窗散裂靶件多功能實驗系統(tǒng)
    2.3 實驗理論基礎(chǔ)
    2.4 實驗方法
    2.5 本章小結(jié)
第三章 自由界面可視化實驗和數(shù)值計算
    3.1 模擬無窗散裂靶件自由界面可視化實驗
        3.1.1 出口壓力對自由界面的影響
        3.1.2 入口流量對自由界面的影響
        3.1.3 流場可視化實驗
    3.2 模擬無窗散裂靶件自由界面數(shù)值計算
        3.2.1 數(shù)值模擬模型
        3.2.2 出口壓力對自由界面的影響
        3.2.3 入口流量對自由界面的影響
        3.2.4 流場數(shù)值模擬
    3.3 本章小結(jié)
第四章 液態(tài)鉛鉍合金無窗散裂靶件數(shù)值模擬
    4.1 液態(tài)鉛鉍合金自由界面控制模擬
        4.1.1 出口壓力對自由界面的影響
        4.1.2 入口流量對自由界面的影響
    4.2 液態(tài)鉛鉍合金熱輸運模擬
        4.2.1 自由界面位置控制
        4.2.2 能量方程
        4.2.3 熱輸運模擬
    4.3 新型上旋式無窗靶件
        4.3.1 結(jié)構(gòu)介紹
        4.3.2 數(shù)值模擬
    4.4 本章小結(jié)
第五章 全文總結(jié)
    5.1 主要工作內(nèi)容
    5.2 主要創(chuàng)新點
    5.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文



本文編號：3867572