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液态铅铋实验平台无窗靶水力学原理验证实验段设计研究 被引量:14
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作者 祝玲琳 柏云清 +9 位作者 陈钊 何梅生 盛美玲 姚曦 汪卫华 高胜 陈红丽 黄群英 吴宜灿 FDS团队 《核科学与工程》 CSCD 北大核心 2010年第4期333-337,共5页
液态铅铋合金无窗靶作为加速器驱动次临界系统(ADS)的核心部件之一,其主要技术难点之一在于液态合金自由液面的形成和控制,需要通过理论分析和实验验证。FDS团队正在开展ADS反应堆概念和液态铅铋堆芯综合模拟实验平台的设计和研制工作,... 液态铅铋合金无窗靶作为加速器驱动次临界系统(ADS)的核心部件之一,其主要技术难点之一在于液态合金自由液面的形成和控制,需要通过理论分析和实验验证。FDS团队正在开展ADS反应堆概念和液态铅铋堆芯综合模拟实验平台的设计和研制工作,无窗靶热工水力学原理验证实验段是综合实验平台中的重要组成部分。本文给出了无窗靶水力学原理验证实验段的设计目标和初步参数,对主要部件及实验方案进行了设计研究。 展开更多
关键词 ADS 无窗靶 液态铅铋合金 实验回路
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ADS无窗靶件自由界面模拟实验和数值研究 被引量:8
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作者 苏冠宇 顾汉洋 程旭 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期186-191,共6页
冷却剂自由界面形态的形成和控制是加速器驱动的次临界系统(ADS)无窗靶件设计的关键技术之一。采用水介质对无窗靶件模型的自由界面特征进行了实验和数值研究。实验中采用激光诱导荧光的示踪方法实现了流场的可视化,得到Re=30 000~50 ... 冷却剂自由界面形态的形成和控制是加速器驱动的次临界系统(ADS)无窗靶件设计的关键技术之一。采用水介质对无窗靶件模型的自由界面特征进行了实验和数值研究。实验中采用激光诱导荧光的示踪方法实现了流场的可视化,得到Re=30 000~50 000范围内的自由界面和可视化流场。在高Re工况下,流场中出现大尺度的非稳定涡结构,随着Re的降低,流场中涡结构的紊乱程度增加。分别采用大涡模型(LES)和两方程动能-特征耗散率模型(kω-SST)对无窗靶件实验工况进行了数值分析,计算结果表明,LES能较好地模拟实验中所得的流场现象和界面特征。 展开更多
关键词 无窗靶件 自由界面 流场可视化 大涡模型
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ADS无窗靶件流场结构和自由界面数值模拟研究 被引量:1
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作者 胡晨 苏冠宇 +1 位作者 顾汉洋 程旭 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期79-82,共4页
自由界面流动现象是加速器驱动次临界系统(ADS)无窗靶件研究的重要组成部分。采用计算流体动力学(CFD)方法,对上海交通大学设计的无窗靶件流道结构中的自由界面流动水力学行为进行数值模拟研究。数值模拟使用FLUENT软件平台,采用... 自由界面流动现象是加速器驱动次临界系统(ADS)无窗靶件研究的重要组成部分。采用计算流体动力学(CFD)方法,对上海交通大学设计的无窗靶件流道结构中的自由界面流动水力学行为进行数值模拟研究。数值模拟使用FLUENT软件平台,采用体积流体法(VOF)与界面追踪方法结合湍流大涡模型(LES),进行艇在35000~80000工况下的非稳态计算。模拟结果得到了自由界面稳定性、自由界面宽度、大尺度漩涡结构、漩涡滞止区长度和锥形段流道沿程压力随&变化的规律。 展开更多
关键词 无窗靶件 自由界面 漩涡滞止区 体积流体法 大涡模拟
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ADS无窗靶件自由界面流动非稳态特性研究 被引量:1
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作者 苏冠宇 柴翔 +1 位作者 顾汉洋 程旭 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1509-1512,共4页
加速器驱动次临界系统(ADS)无窗靶件设计的重点之一,是研究冷却剂自由界面形成和控制机理。本文使用水作为模拟工质,对无窗靶件模型的自由界面非稳态特征进行了实验研究并进行了数值模拟。采用激光诱导荧光方法对自由界面流场进行了可... 加速器驱动次临界系统(ADS)无窗靶件设计的重点之一,是研究冷却剂自由界面形成和控制机理。本文使用水作为模拟工质,对无窗靶件模型的自由界面非稳态特征进行了实验研究并进行了数值模拟。采用激光诱导荧光方法对自由界面流场进行了可视化研究,得到了高雷诺数下的自由界面和可视化流场信息。可在高雷诺工况流场中可观察到大尺度非稳态涡结构,随着自由界面的波动,涡结构表现出几种典型的瞬态特征。采用大涡模型(LES)湍流模型结合自由界面追踪方法(VOF)对无窗靶件实验工况进行了数值模拟,计算能较好地模拟实验中所得的流场现象和界面特征。 展开更多
关键词 无窗靶件 自由界面 流场可视化 大涡数值模拟
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ADS无窗散裂靶铅铋合金两相流动过程模拟 被引量:1
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作者 刘捷 刘佰奇 +2 位作者 张学智 杨磊 卢文强 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期1683-1686,共4页
本文基于欧洲最新的无窗散裂靶几何结构,对铅铋合金的液体及蒸汽两相含气蚀相变的流动过程进行数值模拟和理论分析。采用路一£湍流模型和VOF界面捕获算法模拟了水一空气靶的两相流动,并与同靶型实验结果进行了比较,两者吻合较好。... 本文基于欧洲最新的无窗散裂靶几何结构,对铅铋合金的液体及蒸汽两相含气蚀相变的流动过程进行数值模拟和理论分析。采用路一£湍流模型和VOF界面捕获算法模拟了水一空气靶的两相流动,并与同靶型实验结果进行了比较,两者吻合较好。通过计算不同出口压强的相界面形状,获得由于低压带来的气蚀相变及对最终界面形状的影响,结果还表明20000-28000Pa左右的出口压强可维持两个相界面,流动较稳定。运用伯努利方程理论推导出碰撞点上方回流区高度的解析表达式,并与计算结果进行比较,符合较好。上述物理结果对设计我国加速器驱动次临界堆无窗散裂靶具有一定参考价值。 展开更多
关键词 加速器驱动次临界堆系统(ADS) 无窗散裂靶 铅铋合金(LBE) 气蚀相变
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质子束能量对ADS无窗散裂靶稳态热输运的影响 被引量:1
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作者 刘捷 范俊辉 卢文强 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期2390-2394,共5页
本文基于稳态流型采用数值模拟方法计算了加速器驱动次临界堆系统ADS无窗散裂靶的稳态热输运过程,得到了不同能量质子束作用下铅铋合金液体和蒸气中的稳态温度分布。对上述温度场结果进行比较表明,在相同流强下,温度场分布形状随能量改... 本文基于稳态流型采用数值模拟方法计算了加速器驱动次临界堆系统ADS无窗散裂靶的稳态热输运过程,得到了不同能量质子束作用下铅铋合金液体和蒸气中的稳态温度分布。对上述温度场结果进行比较表明,在相同流强下,温度场分布形状随能量改变,最高温度亦随之改变,并且质子束能量越高,最高温度就越大。在250 MeV能量质子束作用下,高温区在气相部分,随着质子束能量增大,高温区转移到质子束轰击铅铋合金液相位置。上述热输运数值模拟结果为ADS无窗散裂靶设计和优化提供了可靠的依据,特别是对未来中国ADS的研究和应用具有重要的学术和应用参考价值。 展开更多
关键词 ADS无窗散裂靶 多相流 热输运 数值模拟 温度场
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入口加旋转速度对ADS无窗散裂靶回流区高度的影响
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作者 刘捷 高磊 +2 位作者 张学智 杨磊 卢文强 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期2433-2436,共4页
在已有的加速器驱动次临界堆无窗散裂靶的设计中,回流区内流体流速较低,散裂反应产生的热量无法被有效带走,不利于整个系统的安全运行。本文围绕这一核心问题,在散裂靶入口加入旋转速度,实现对回流区的优化。首先,通过数值模拟与实验结... 在已有的加速器驱动次临界堆无窗散裂靶的设计中,回流区内流体流速较低,散裂反应产生的热量无法被有效带走,不利于整个系统的安全运行。本文围绕这一核心问题,在散裂靶入口加入旋转速度,实现对回流区的优化。首先,通过数值模拟与实验结果的瞬态流型比较,验证了数值方法的正确性。紧接着,在入口逐步加入旋转速度,回流区高度逐渐减小且形成一个新的气蚀区,当旋转速度到达较大数值时,回流区消失,通过流体力学分析上述物理过程得到了解释。在加入更大旋转速度后,新的气蚀区与上方的蒸汽区充分联结,形成了一个"V"字形的蒸汽区域。上述物理结果对我国加速器驱动次临界堆无窗散裂靶的设计优化具有一定参考价值。 展开更多
关键词 无窗散裂靶 铅铋合金液体及蒸汽 气蚀相变 回流区 旋转速度
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无窗散裂靶自由界面流动水力特性研究
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作者 胡晨 顾汉洋 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期836-841,共6页
自由界面形成和控制是加速器驱动的次临界系统(ADS)无窗靶研究的重要内容。本文通过水模拟实验,结合360°全尺度模拟计算,验证了自由界面的特征主要受入口速度和出口压力控制,得到了自由界面长度随入口速度增大而二次递减、随出口... 自由界面形成和控制是加速器驱动的次临界系统(ADS)无窗靶研究的重要内容。本文通过水模拟实验,结合360°全尺度模拟计算,验证了自由界面的特征主要受入口速度和出口压力控制,得到了自由界面长度随入口速度增大而二次递减、随出口压力增大而线性递减的结论。对流场的结构和特征进行了研究,说明了漩涡区域对自由界面流动的影响。采用VOF界面追踪方法、大涡湍流模型(LES)以及PISO算法进行瞬态模拟计算,计算得到的自由界面流动和流场结果均与实验结果符合较好,表明计算模型和方法可用于液态重金属靶的流体力学计算。 展开更多
关键词 无窗靶 自由界面长度 可视化实验 模拟
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液态金属镓回路搭建及无窗靶实验研究 被引量:1
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作者 杨伟峰 张雪荧 +4 位作者 王飞 李龙 赵强 魏计房 强成文 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1571-1575,共5页
液态金属回路是开展液态金属散裂靶关键技术与实验验证的必备实验平台。镓具有较低的熔点、非常高的沸点,且无毒性,可在液态金属回路实验中作为模拟介质使用。本文介绍了一套小型液态金属镓回路的设计思路、结构组件、基本功能及使用流... 液态金属回路是开展液态金属散裂靶关键技术与实验验证的必备实验平台。镓具有较低的熔点、非常高的沸点,且无毒性,可在液态金属回路实验中作为模拟介质使用。本文介绍了一套小型液态金属镓回路的设计思路、结构组件、基本功能及使用流程,给出了液态镓在变频离心泵驱动下强制对流的流量、压力、压差及无窗靶自由液面位置和形态的实验测量结果,并分析了压力、压差及自由液面位置随流量的变化关系。结果表明,无窗靶自由液面位置主要由流体压力和流速决定。 展开更多
关键词 液态金属 回路 无窗靶 自由液面
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ADS无窗散裂靶件水模拟实验研究 被引量:2
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作者 强成文 赵强 +4 位作者 李龙 王飞 杨伟峰 张学智 张雪荧 《原子核物理评论》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期490-495,共6页
散裂靶件作为加速器和次临界堆芯的耦合部件,是ADS系统相关研究最主要的组成部分之一。无窗靶巧妙地利用了液体的自由液面特性,避免了质子束对结构材料直接轰击,是一种很有前景的散裂靶靶件形式。采用水作为实验工质搭建了一套无窗散裂... 散裂靶件作为加速器和次临界堆芯的耦合部件,是ADS系统相关研究最主要的组成部分之一。无窗靶巧妙地利用了液体的自由液面特性,避免了质子束对结构材料直接轰击,是一种很有前景的散裂靶靶件形式。采用水作为实验工质搭建了一套无窗散裂靶水模拟实验台架,该实验系统覆盖了无窗散裂靶水模拟实验所需的流量及压力条件,采用粒子图像测速仪(PIV)对自由界面的流场进行可视化观察与分析,得到了自由界面的基本表征参数之间关系和可视化界面的流场信息。结果表明,无窗靶自由液面的位置和形状受到回路整体流量、压力和靶件几何尺寸的影响。 展开更多
关键词 ADS 无窗散裂靶件 水模拟实验 自由界面 可视化流场
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用于深地核天体物理实验的无窗气体靶差分结构和热效应研究 被引量:1
11
作者 蒋宇辰 连钢 +6 位作者 方晓 李云居 曹富强 南巍 曾晟 谌阳平 柳卫平 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期1-8,共8页
我国锦屏深地核天体物理(JUNA)平台是世界上束流强度最高的深地实验平台,为我国争取核天体物理国际领先地位提供了重要机遇。无窗气体靶是深地低能核天体物理实验测量的关键设备,可实现特定同位素参与核反应的直接测量,能有效拓展深地... 我国锦屏深地核天体物理(JUNA)平台是世界上束流强度最高的深地实验平台,为我国争取核天体物理国际领先地位提供了重要机遇。无窗气体靶是深地低能核天体物理实验测量的关键设备,可实现特定同位素参与核反应的直接测量,能有效拓展深地实验的研究范围。国际上已有多家实验室将无窗气体靶应用于低能核反应的研究,但针对的都是较低流强的实验。为适应锦屏高功率强束流的实验需求,本工作设计可用于强流束的气体靶装置。通过Ansys Fluent和COMSOL软件模拟计算,验证了多级差分结构的可行性,并研究了靶厚的束流加热效应和量热器热效应,提出了无窗气体靶实验的设计优化方案,为后续JUNA深地实验研究的发展提供了可靠依据。 展开更多
关键词 核天体物理 深地实验室 无窗气体靶 低能核反应
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上旋式无窗散裂靶件自由界面数值研究
12
作者 曾月 顾汉洋 胡晨 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期96-99,共4页
无窗散裂靶件是加速器驱动的次临界系统的重要组成部分。为了使靶件维持稳定的自由界面并具有良好的热移出功能,本文提出一种上旋式无窗靶件设计,以水为工质,采用ANSYS Fluent软件对该靶件设计进行数值模拟。结果表明,该结构散裂靶件能... 无窗散裂靶件是加速器驱动的次临界系统的重要组成部分。为了使靶件维持稳定的自由界面并具有良好的热移出功能,本文提出一种上旋式无窗靶件设计,以水为工质,采用ANSYS Fluent软件对该靶件设计进行数值模拟。结果表明,该结构散裂靶件能较好地维持稳定自由界面,不会出现漩涡滞止区,并得到不同入口流速对自由界面形状、流场特征及压降的影响。 展开更多
关键词 加速器驱动的次临界系统 无窗靶件 自由界面 VOF
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基于扩散界面法的ADS无窗散裂靶自由界面数值研究
13
作者 林显斌 蔡杰进 王烨 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期687-694,共8页
采用水作为模拟工质,用扩散界面法和有限元法以及k-ε湍流模型对无窗靶件的自由界面非稳态特性进行数值模拟。结果和实验吻合较好,表明扩散界面法能准确地进行模拟,并且结果表明流场中存在一个回流区以及中心线沿程压力存在一个谷值和... 采用水作为模拟工质,用扩散界面法和有限元法以及k-ε湍流模型对无窗靶件的自由界面非稳态特性进行数值模拟。结果和实验吻合较好,表明扩散界面法能准确地进行模拟,并且结果表明流场中存在一个回流区以及中心线沿程压力存在一个谷值和峰值。通过计算不同出口背压下的自由界面的形状和高度,获得出口压力对界面稳定性的影响,同时计算不同出口背压对回流区长度的影响以得到增大无窗靶的热移出能力的规律,结果表明:出口背压在900Pa以上,自由界面较稳定,不会产生明显的气泡,出口背压越大,自由界面越稳定,高度越高;同时,出口背压越大,回流区的高度越低,热移出能力越强。 展开更多
关键词 无窗散裂靶 扩散界面法 自由界面 回流区
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无窗散裂靶液态铅铋合金的流动特性和热输运数值研究
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作者 秦雪 王锋 《科技创新导报》 2017年第17期66-70,共5页
散裂靶作为加速器驱动次临界系统(ADS)的核心部件,其设计是ADS研究中的关键技术问题之一。该文采用计算流体力学程序CFX对欧洲MYRRHA无窗散裂靶进行数值模拟分析,采用-湍流模型、Cavitation模型和VOF界面捕捉方法,研究了液态铅铋合金(L... 散裂靶作为加速器驱动次临界系统(ADS)的核心部件,其设计是ADS研究中的关键技术问题之一。该文采用计算流体力学程序CFX对欧洲MYRRHA无窗散裂靶进行数值模拟分析,采用-湍流模型、Cavitation模型和VOF界面捕捉方法,研究了液态铅铋合金(LBE)及其蒸汽两相含气蚀相变的流动特性,分析了不同流体入口速度和出口压力下靶区冷却剂稳定自由界面的形态特征。采用MCNPX程序和CFX程序模拟无窗靶内具有稳定流动界面时高能质子束轰击靶核的热输运过程,计算得到了稳定状态下无窗散裂靶区内的温度场分布,为无窗散裂靶冷却设计的分析提供了一定的参考价值。 展开更多
关键词 无窗散裂靶 流动特性 热输运
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Experimental study of the plasma window 被引量:1
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作者 史本良 黄胜 +1 位作者 朱昆 陆元荣 《Chinese Physics C》 SCIE CAS CSCD 2014年第1期86-88,共3页
The plasma window is an advanced apparatus that can work as the interface between a vacuum and a high pressure region. It can be used in many applications that need atmosphere-vacuum interface, such as a gas target, e... The plasma window is an advanced apparatus that can work as the interface between a vacuum and a high pressure region. It can be used in many applications that need atmosphere-vacuum interface, such as a gas target, electron beam welding, synchrotron radiation and a spallation neutron source. A test bench of the plasma window is constructed in Peking University. A series of experiments and the corresponding parameter measurements have been presented in this article. The experiment result indicates the feasibility of such a facility acting as an interface between a vacuum and a high pressure region. 展开更多
关键词 plasma window cascaded arc windowless target
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