MPS方法模拟液态铅铋合金中气泡上升动力学

"液态铅铋合金内气泡上升行为的MPS数值模拟" 本文主要探讨的是液态铅铋合金中气泡上升行为的数值模拟，采用了一种名为移动粒子半隐式（MPS）方法。MPS方法在处理多相流体动力学中的相界面时表现出优于传统网格方法的优势，能够更精确地捕捉流动现象。研究中，科研团队对单个氩气气泡在液态铅铋合金内的动态过程进行了模拟，涵盖了气泡从静止状态到充分发展的全过程。 通过MPS模拟，研究人员发现气泡在上升过程中经历了形态的变化，从最初的球形逐渐变为酒窝形状，最终演变成球帽形状。这一过程中，气泡的上升速度也得到了详尽的分析。计算结果与Grace模型的预测相吻合，显示气泡的初始直径越大，其终极上升速度也越高。这揭示了气泡尺寸对液态金属中气泡运动特性的影响。 文章提及的背景是液态金属冷却快中子增殖堆（LMFBR）和先进次临界堆（ADS）的设计。在这些新型核反应堆设计中，如PDS-XADS系统，使用气泡提升泵替代传统机械泵进行冷却循环，提升了系统安全性。在该系统中，惰性气体（如氩气）被注入液态铅铋合金提升管道，形成两相流，从而增强自然循环冷却能力。由于没有高速旋转设备，系统的可靠性和安全性得到显著提升。 铅铋合金与惰性气体的两相流动特性对系统的自然循环能力和安全性至关重要，而目前对于这种流动的深入理解仍相对有限。因此，本研究利用MPS方法对这一复杂现象进行数值模拟，旨在为液态金属冷却系统的优化设计提供理论支持和数据基础。 关键词：移动粒子半隐式方法；气泡上升行为；液态金属 此篇论文属于首发，可能为相关领域内的创新性研究，对于理解和改善液态金属冷却系统，特别是涉及气泡运动特性的工程应用，有着重要的理论和实践意义。同时，它也为未来在核能系统设计中的流体动力学模拟提供了新的技术和方法。