【摘要】：散裂靶是加速器驅(qū)動(dòng)次臨界系統(tǒng)(ADS)的重要組成部分,顆粒流靶是最新自主提出的一種新型高功率散裂靶,顆粒流靶兼顧固態(tài)靶和液態(tài)靶的優(yōu)點(diǎn),顆粒流無普通流體的流體力學(xué)不穩(wěn)定性,也減緩了靶結(jié)構(gòu)材料腐蝕效應(yīng),物理上具有承載更高束流功率的潛力。為了顆粒散裂靶在ADS系統(tǒng)上的運(yùn)用,相關(guān)顆粒流流動(dòng)和傳熱物理研究非常必要,尤其是靶區(qū)內(nèi)部和顆粒換熱器內(nèi)部的流動(dòng)和傳熱,對顆粒流散裂靶的設(shè)計(jì)及優(yōu)化有非常重要的意義。本論文以顆粒流小流量循環(huán)系統(tǒng)為基礎(chǔ),進(jìn)行了傾斜段管道的傾斜角度對三維顆粒流從堵塞流向密集流轉(zhuǎn)變的實(shí)驗(yàn)測量,以及密集流-稀疏流的轉(zhuǎn)變對于靶區(qū)實(shí)驗(yàn)段流量的影響實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)合靶區(qū)幾何模型的數(shù)值模擬分析,發(fā)現(xiàn)傾斜角度大于22°顆粒流為密集流可以從傾斜管道順利流出,而且傾斜角度對顆粒的流速有一定的影響,在類漏斗流的模型中密集狀態(tài)顆粒流在重力驅(qū)動(dòng)下的流量可以用Beverloo經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行工程預(yù)估。針對顆粒流散裂靶樣機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用的板式換熱器,建立幾何模型采用CPFD軟件進(jìn)行數(shù)值模擬分析,研究顆粒在板式換熱器中的流動(dòng)及換熱過程,結(jié)合換熱器樣機(jī)單體宏觀實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果,表明換熱器入口的換熱板對該類換熱器的顆粒質(zhì)量流量沒有影響,流動(dòng)狀態(tài)為密集流態(tài),其質(zhì)量流量還是可以通過Beverloo的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算。在保證顆粒流在板式換熱器中密集流態(tài)的條件下,進(jìn)一步對換熱器的換熱過程和換熱性能進(jìn)行了模擬研究。結(jié)果表明:考慮顆粒-氣體整體與壁面之間的傳熱過程,在不考慮輻射傳熱及恒溫壁面條件下,若顆粒流速在0.068m/s時(shí),顆粒流板式換熱器的平均有效換熱系數(shù)約為81.43W/(3，

本文編號：2605945