【摘 要】
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在高温气冷堆反应堆堆芯区,燃料球在输运过程中有可能发生堵塞,在底部圆锥部分可能形成一个拱形,一旦发生堵塞,则换料停止,可能引发严重的后果。本工作主要利用实验和离散数值模拟来研究容器几何尺寸对颗粒物堵塞概率J的影响。本课题首先研究球床高度h和圆锥形漏斗的角度α对堵塞概率的影响,实验结果表明,通过增加锥形漏斗的角度,角度α小于40°时堵塞的概率几乎保持不变,直到α≥60°时显著降低,这是由于角度变化对
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在高温气冷堆反应堆堆芯区,燃料球在输运过程中有可能发生堵塞,在底部圆锥部分可能形成一个拱形,一旦发生堵塞,则换料停止,可能引发严重的后果。本工作主要利用实验和离散数值模拟来研究容器几何尺寸对颗粒物堵塞概率J的影响。本课题首先研究球床高度h和圆锥形漏斗的角度α对堵塞概率的影响,实验结果表明,通过增加锥形漏斗的角度,角度α小于40°时堵塞的概率几乎保持不变,直到α≥60°时显著降低,这是由于角度变化对颗粒物流动模式的影响,且60°为筒仓中颗粒流静止区域的临界角度。另外当出口尺寸在一定范围内时,球床高度h对堵塞概率有显著的影响,h增加时,J增大。当h超过某临界值时,J的值接近于1。为了了解该物理现象的物理机制,我们计算了颗粒物在筒仓内卸载期间出口附近的总应力,孔隙度,以及速度。当h增加时,总应力tr[σij]显著增加,而孔隙度和速度变化则较小。从而可知应力对堵塞概率有主要的影响。此外,基于上述观察与Janssen模型,我们提出了J与h之间的指数函数关系,该关系式与实验和模拟结果吻合较好。接下来,我们进行了圆盘形式的障碍物对堵塞现象的影响研究,主要变化参数为障碍物高度ho和障碍物尺寸ro。实验结果与模拟结果能够很好地吻合。
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