1 兰州理工大学 能源与动力工程学院 兰州 730050
2 兰州理工大学核级泵先进装备创新研究中心 兰州 730050
3 重庆水泵厂有限责任公司 重庆 400033
铅冷快堆反应回路中的高温液态铅铋金属会对轴流铅铋泵叶轮叶片头部产生冲刷磨损效应，造成叶片表面保护层破裂从而加快材料腐蚀速率。为了降低高温液态金属对叶片表面的冲刷磨损效应，设计平面、倒直角和倒圆角的三种叶顶间隙结构，并通过缩比换算方法验证仿真结果的可靠性，继而采用ANSYS CFX流体动力学软件分析了不同叶顶间隙结构下的流速、剪切力、流态随冲刷磨损特性变化规律，并利用壁面熵产率方法分析了高温液态铅铋金属在材料表面的能量损耗。结果表明：标准工况下倒直角模型的扬程和效率较平面分别降低了1.02%和0.64%，倒圆角模型扬程降低了0.51%，而效率提升了0.51%。叶轮内冲刷磨损效应主要发生在叶片轮缘进口边附近，倒直角和倒圆角设计可以通过降低叶顶间隙的流速和改善流态的途径减小叶片表面机械能损耗，从而降低该位置的冲刷磨损效应。因此倒圆角设计和倒直角设计能够改善高温液态铅铋金属对叶片头部冲刷磨损的影响。
轴流铅铋泵 叶顶间隙 冲刷磨损 数值模拟 Axial lead-bismuth pump Leaf top clearance Scouring wear Numerical simulation
1 河北工业大学土木与交通学院, 天津 300401
2 中交建冀交高速公路投资发展有限公司,石家庄 050000
通过设计生态混凝土植生试验以及包含3种坡面状况、4种边坡坡度、3种降雨强度的冲刷试验对生态混凝土的植生性能及其与植物结合后的抗冲刷性能展开研究。植生试验结果表明: 植生20天时, 生态混凝土组植株最高为22.5 cm, 植物斑化指数为95.37%, 植物覆盖率为102.6%, 生态混凝土组与素土组的植物茎叶生长状况相差不大, 但素土组植物根系普遍更长; 植生40天时, 两组根系分布范围接近。冲刷试验结果表明: 素土边坡与生态混凝土覆土边坡的土体流失量在特定条件下会随降雨累积量的增加产生激增, 而生态混凝土植生边坡的土体流失量在各条件下均未激增; 相同冲刷条件下抗冲刷性能为生态混凝土植生边坡＞生态混凝土覆土边坡＞素土边坡。
生态混凝土 边坡防护 植生性能 坡面侵蚀 土体流失 抗冲刷性能 eco-concrete slope protection planting performance slope erosion soil loss scouring resistance
中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
研制了一种适用于板状燃料堆芯的黄玉改色装置, 并对辐照装置的物理安全特性及结构安全特性进行了分析。利用CFD多孔介质模型, 获得了改色装置的流场和温度场, 确定了功率限制因素, 并对装置进行了优化, 增强了中子选择材料的冷却能力, 结果表明, 优化后可在额定功率下进行黄玉改色试验。开展了改色装置的堆外水力学特性实验及冲刷试验, 装置工作压差附近的流量试验数据与理论模拟结果差别为-3.6%~1.9%, 二者一致, 冲刷试验表明, 装置对黄玉残渣有很强的包容、收集效果, 不会导致燃料元件流道堵塞。
黄玉改色 辐照 多孔介质 水力学特性 冲刷 topaz color-alteration irradiation porous medium hydraulic characteristics washing 强激光与粒子束
2019, 31(1): 019002
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
数值模拟研究了高速气流作用下激光加热金属平板温度场.流体控制方程为三维雷诺平均Navier-Stokes方程,固体控制方程为能量方程,湍流粘性系数求解使用k-ε两方程模型.采用流固耦合计算方法,使用两相流模型模拟气流对烧蚀物的剥蚀,较完整地模拟了激光辐照金属材料的物理变化过程,计算得到了不同气流速度下金属平板的温度分布以及烧蚀形貌.分别使用两相流方法和动网格方法对高速气流作用下激光对金属板的烧蚀效应进行了计算,结果表明,两相流方法与动网格方法都能较好地模拟高速气流作用下激光加热金属平板的温度响应,由于两相流方法能够较全面地模拟对流换热、熔化与凝固过程以及金属液体在气流冲刷下的动力学过程,因此能获得比动网格方法更为合理的物理图像.
流固耦合 冲刷效应 动网格 两相流 rate equation gas laser metastable atom rare gas 强激光与粒子束
2015, 27(6): 061016
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
数值模拟研究了气流和激光辐照双重作用下的金属平板温度场。流体控制方程为3维雷诺平均N-S方程, 固体控制方程为能量方程, 湍流粘性系数求解使用k-ε两方程模型。采用流固耦合计算方法, 使用动网格模型模拟气流的“冲刷效应”, 较完整地模拟了激光辐照金属材料的物理变化过程, 计算得到金属平板的温度分布及流场分布。结果表明:在较低气流速度及激光功率下, 气流的冷却效应占主导地位；当气流速度和激光功率上升到一定程度后, 气流的“冲刷效应”和冷却效应共同决定金属平板的温度分布。
温度场 流场 流固耦合 冲刷效应 动网格 thermal field flow field fluid-solid coupling “wash out” effect dynamic mesh
