颗粒流散裂靶缩比模型流态实验研究

基于颗粒流理论的层状非均质介质等效渗透系数研究陈小茜;曾斌;王春晖;郑束宁;彭丁茂【摘要】It is difficult to obtain the hydraulic conductivity in the work of evaluating the geological hazards that are caused by seepage flow,such as landslides and collapses,especially under the conditions of complex geological structures.This paper simulates the scenarios in which the streamline is intersected with the layered heterogeneous media at any angle using the Particle Flow Code and Darcy's Law,considering that the groundwater streamline is parallel,orthogonal or oblique to the layered heterogeneous media.The simulated hydraulic conductivity is in good agreement with the theoretical hydraulic conductivity.In conclusion,we note that the method of the particle flow simulation is more practical in evaluating the equivalent hydraulic conductivity under complicated geological conditions.The results provide a theoretical basis and reference for the seepage destruction problems in engineering construction.%在评价由于渗流引起的滑坡、塌陷等地质灾害时,由于地层结构的复杂性,导致其渗透系数难以准确获取.文章根据达西定律,利用基于颗粒流理论的数值模拟方法,对地下水流线与层状非均质介质层面成任意角度的情景进行模拟,分别选择地下水流线斜交、垂直和平行层状非均质介质层面等三种工况,定量计算含水层的等效渗透系数,模拟得到的渗透系数和基于等效渗透理论的计算值基本吻合.结果表明:颗粒流模拟方法在求取复杂地质条件下的等效渗透系数时,具有更强的实用性,可为复杂地质条件下工程建设中因渗流导致的灾害等问题的研究提供理论依据和参考.【期刊名称】《水文地质工程地质》【年(卷),期】2018(045)002【总页数】6页(P7-12)【关键词】等效渗透系数;颗粒流数值模拟;渗流;层状非均质介质【作者】陈小茜;曾斌;王春晖;郑束宁;彭丁茂【作者单位】中国地质大学(武汉)环境学院,湖北武汉430074;中国地质大学(武汉)环境学院,湖北武汉430074;杭州交通投资建设管理有限公司,浙江杭州 310005;浙江省交通规划设计研究院,浙江杭州 310006;浙江省交通规划设计研究院,浙江杭州310006【正文语种】中文【中图分类】P641.2渗透破坏是导致多种地质灾害发生的重要原因之一，如由隧道渗水引起的地表沉降、雨水入渗导致的滑坡、土坝渗漏引起的坝体失稳等[1～3]。

固体流态化的流动特性实验（示范实验）1、实验目的在环境工程专业，经常有流体流经固体颗粒的操作，诸如过滤、吸附、浸取、离子交换以及气固、液固和气液固反应等。

凡涉及这类流固系统的操作，按其中固体颗粒的运动状态，一般将设备分为固定床、移动床和流化床三大类。

近年来，流化床设备得到愈来愈广泛的应用。

固体流态化过程又按其特性分为密相流化和稀相流化。

密相流化床又分为散式流化床和聚式流化床。

一般情况下，气固系统的密相流化床属于聚式流化床，而液固系统的密相流化床属于散式流化床。

①通过本实验，认识与了解流化床反应器运行。

掌握解流化床反应器启动中物料的连续流化方法及其测定的主要内容，掌握流化床与固定床的区别，掌握鼓泡流化床与循环流化床在本质上的差异。

②测定流化床床层压降与气速的关系曲线本实验的目的，通过实验观察固定床向流化床转变的过程，以及聚式流化床和散式流化床流动特性的差异；实验测定流化曲线和流化速度，并试验验证固定床压降和流化床临界流化速度的计算公式。

通过本实验希望能初步掌握流化床流动特性的实验研究方法，加深对流体流经固体颗粒层的流动规律和固体流态化原理的理解。

2、实验装置与实验原理介绍流化床反应器是一种易于大型化生产的重要化学反应器。

通常是指反应物料悬浮于从下而上的气流或者液流之中，气体或者液体中的成分在与反应物料的接触中发生反应。

流化床反应器在现代工业中的早期应用为20世纪20年代出现的粉煤气化的温克勒炉（见煤气化炉）。

目前，流化床反应器已在电力、化工、石油、冶金、核工业等行业得到广泛应用。

与固定床反应器相比，流化床反应器的优点是：①可以实现固体物料的连续输入和输出；②流体和颗粒的运动使床层具有良好的传热性能，床层内部温度均匀，而且易于控制，特别适用于强放热反应；③便于进行催化剂的连续再生和循环操作，适于催化剂失活速率高的过程的进行，石油流化床催化裂化的迅速发展就是这一方面的典型例子。

然而，由于流态化技术的固有特性以及流化过程影响因素的多样性，对于反应器来说，流化床又存在明显的局限性：①由于固体颗粒和气泡在连续流动过程中的剧烈循环和搅动，无论气相或固相都存在着相当广的停留时间分布，导致不适当的产品分布，阵低了目的产物的收率；②反应物以气泡形式通过床层，减少了气-固相之间的接触机会，降低了反应转化率；③由于固体反应物料在流动过程中的剧烈撞击和摩擦，使物料加速粉化，加上床层顶部气泡的爆裂和高速运动、大量细粒反应物料的带出，造成明显的反应物料流失；④床层内的复杂流体力学、传递现象，使过程处于非定常条件下，难以揭示其统一的规律，也难以脱离经验放大、经验操作。

颗粒流动性能的研究颗粒流动性能是指颗粒在空间中流动时所呈现出的物理性质和动力学行为。

研究颗粒流动性能，对于优化实际工程中颗粒的运输、储存和处理等方面具有非常重要的意义。

本文介绍颗粒流动性能的相关研究内容和实验方法，并探讨其中的局限性和未来发展方向。

一、颗粒流动性能的研究内容颗粒流动的性能与颗粒的物理性质、颗粒间相互作用力以及流动环境等因素息息相关。

因此，颗粒流动性能的研究涉及到以下内容：1. 颗粒运动规律颗粒运动规律是颗粒流动性能中最基础的研究内容，它包括颗粒的运动速度、方向、轨迹以及撞击等方面。

研究颗粒运动规律可以揭示颗粒运动的本质，为进一步深入研究其他颗粒流动性能提供基础。

2. 颗粒流动模式颗粒流动模式是指颗粒在不同流动环境下呈现出的流动形态。

例如，在均匀流中，颗粒流动呈现出漂流和层流两种模式；在射流中，颗粒的运动呈现出轴向和径向两种模式。

研究颗粒流动模式可以揭示颗粒流动的复杂性质，为优化颗粒运输、储存和处理提供重要指导。

3. 颗粒流动趋势颗粒流动趋势是指不同颗粒在流动过程中的运动规律和性质。

不同颗粒的物理性质和相互作用力的不同，会导致它们在流动中呈现出不同的趋势，如流速、流动难度、流动轨迹等。

研究颗粒流动趋势可以揭示不同颗粒的相互作用机制和流动规律，为优化颗粒输送、储存和处理过程提供指导。

二、颗粒流动性能的实验方法在研究颗粒流动性能时，需要进行一系列实验以获取实验数据和分析结果。

常见的颗粒流动性能实验方法包括：1. 离散元法离散元法是一种解决颗粒流动问题的数值模拟方法。

它将颗粒看作一个个离散的质点，通过计算颗粒之间和颗粒与容器之间的相互作用力和运动轨迹，来模拟颗粒的流动行为。

离散元法适用于大规模颗粒流动问题的数值计算，因此被广泛应用于颗粒制造、化工、建筑等领域。

2. 颗粒跟踪实验颗粒跟踪实验是通过高速摄像机记录颗粒运动图像，来获得颗粒的运动轨迹和速度等数据。

通过颗粒跟踪实验，可以在真实颗粒流动中直接获取颗粒的运动规律和性质，分析颗粒流动趋势和模式，并验证数值模拟结果的准确性。

第47卷第6期2021年6月水力发电基于DPM模型的某型号水轮机固定导叶泥沙磨损模拟与实验研究司序，曾永忠，刘小兵(西华大学流体及动力机械教育部重点实验室，四川成都610039)摘要：含沙水对水轮机固定导叶的磨蚀不仅与流速大小、泥沙浓度有关，而且还和含沙水在过流表面速度方向有关"为了研究含沙水对某型号水轮机固定导叶冲蚀作用,验证DPM模型%Discrete Phase Model)对水轮机固定导叶磨损模拟的有效性并确定固定导叶表面重点磨损部位，应用磨损模型和DPM模型对某型号水轮机固定导叶进行数值模拟，并将导叶表面的磨损率的数值模拟结果与实验数据相对比，预估和验证了该水轮机固定导叶的在额定工况下的磨损情况，为该水轮机的固定导叶后期的抗磨损设计提供了参考依据"关键词：水轮机；固定导叶；泥沙磨损；DPM模型；磨损率；模拟；实验Simulation and Experimental Research on Sedimenr Abrasion of Stay Vane ofa Hydraulic Turbine Based on DPM ModelSIXu,ZENG Yongzhong,LIU Xiaobing(Key Laboratoiv of Fluid and Powes Machineiv of Ministiv of Education,Xihua University,Chengdu610039,Sichuan,China)Abstracr：The abrasion of sand-bearing water on the stay vane of hydraulic turbine is not only related to the magnitude of flow eelocityand the sediment concent eation,but also to the di eection oEsand-bea eing wate e low on the low sueace.In oedeeto studytheeeosion e ect oEsand-bea eing wate eon thestayeaneoEaceetain typeoEtuebine,eeeiythee ectieene s oEdisceete phasemodel(DPM)on thesimulation oEstayeaneabeasion and deteeminethekeyabeasion paetson thesueaceoEstayeane, theeeosion modeland DPM modelaeeused tosimulatethestayeaneoEaceetain typeoEtuebine.Thenumeeicalsimulation resultr of the abrasion rate of stay vane suVace are ccmpared with the experimental data,and the abrasion of stay vane on rated opeeation condition isestimated and ee eified,which wi l peoeideeefeeencesfoetheabeasion eesistancedesign ofstaMeanein the futuee.Key Words:hydraulic turbine;stay vane;sediment abrasion;DPM model;abrasion rate;simulation;experiment中图分类号：TM312文献标识码：A文章编号：0559-9342%2021)06-0080-040引言我国河流泥沙含量较高，水轮机磨损及磨损带来的安全隐患、效率下降、检修频繁以及供电不稳定是难以避免的，水力机械的泥沙磨损一直是国内外学者研究的重点。

电除尘器流场、颗粒场及电场的数值模拟研究发布时间：2021-09-27T08:18:34.070Z 来源：《当代电力文化》2021年15期作者：王俊伟[导读] 现如今，我国的经济在迅猛发展，社会在不断进步王俊伟华能洛阳热电有限责任公司，河南省洛阳市471000摘要：现如今，我国的经济在迅猛发展，社会在不断进步，电除尘器(electrostaticprecipitator，ESP)是目前工业应用领域(如电力、冶金、建材、化工等)的主流除尘设备之一，其可在范围很宽的温度、压力和烟尘浓度条件下运行，尤其在领域市场占有率约为70%。

电除尘器通过高压电场放电，使含尘烟气中的颗粒物荷电，在电场力作用下被阳极板吸附收集，并通过振打等方式进行清除脱落，从而实现整个除尘的过程。

随着工业烟气污染物排放标准、政策等的陆续颁布实施，对于电除尘器的性能及其稳定性也提出了更高的要求。

传统电除尘器的除尘效率一般在99.20%~99.85%，阻力一般不超过250Pa，当采用低低温电除尘技术，即在电除尘器前增设烟气冷却器，将烟气温度降至硫酸露点以下时，电除尘效率可达99.9%，甚至更高。

关键词：电除尘器；多相流；气流分布；多物理场引言静电除尘器是火力发电厂重要的环保装置，其作用是脱除燃煤锅炉所排放尾气中的烟尘，保证烟尘排放浓度达到排放标准的要求。

含尘烟气经过静电除尘器时，尘粒在电晕极荷电后向带有相反电荷的收尘极板移动，在收尘极板沉降进入灰斗实现烟尘的脱除。

在静电除尘器运行过程中出现故障，会导致烟尘排放不达标，排除故障以保证除尘器的安全稳定运行尤为重要。

1将流体视为不可压缩非牛顿流体,气流为稳态.2电除尘器流场、颗粒场及电场的数值模拟研究2.1几何模型模型选用实验室电除尘器模型，根据实际模型进行1∶1建模，使用Gambit软件绘制三维立体结构的电除尘器。

电除尘器中电场通道的几何尺寸为长1470mm、宽400mm、高864mm，线板距200mm，进出口烟道截面200mm×200mm;在喇叭口处共设置3块气流分布板，分别设置在距喇叭口进口处195mm、395mm、600mm，厚度为5mm;沿烟气运动方向(自左向右)分别为进口烟道、进口喇叭、电场区、出口喇叭和出口烟道。

２０２３年１１月第３８卷第６期西安石油大学学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ’ａｎＳｈｉｙｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｎｏｖ．２０２３Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．６收稿日期：２０２３ ０４ ０６基金项目：国家自然科学基金“段内多簇压裂孔眼封堵控制机理研究”（５２３７４０５７）；新疆维吾尔自治区自然科学基金资助项目“页岩油密切割限流压裂优化研究”（２０２２Ｄ０１Ｂ７７）第一作者：王博（１９９０ ），男，副教授，博士，研究方向：储层改造。

Ｅ ｍａｉｌ：ｗａｎｇｂｏ＠ｃｕｐｋ．ｅｄｕ．ｃｎ通讯作者：周福建（１９６６ ），男，教授，博士，研究方向：储层改造与保护。

Ｅ ｍａｉｌ：ｚｈｏｕｆｊ＠ｃｕｐ．ｅｄｕ．ｃｎＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３ ０６４Ｘ．２０２３．０６．００６中图分类号：ＴＥ３５７．２文章编号：１６７３ ０６４Ｘ（２０２３）０６ ００４６ ０８文献标识码：Ａ强冲蚀不规则孔眼封堵规律实验研究王博１，古小龙２，李文霞３，张谷畅４，葛徽４，周福建４（１．中国石油大学（北京）克拉玛依校区石油学院，新疆克拉玛依８３４０００；２．新疆克拉玛依市燃气有限责任公司，新疆克拉玛依８３４０００；３．西部钻探工程有限公司吐哈井下作业公司，新疆吐鲁番８３８０００；４．中国石油大学（北京）非常规油气科学技术研究院，北京１０２２４９）摘要：水平井分段多簇压裂能够对非常规储层形成密切割改造，同时降低压裂成本。

然而，段内簇间非均衡进液严重制约了该技术的现场应用。

段内暂堵利用暂堵剂封堵优势进液孔眼，迫使液流转向，从而获得均衡改造。

明确加砂冲蚀孔眼封堵规律是提高段内暂堵效果，获得均衡改造的关键。

本文建立了高承压孔眼封堵模拟系统，制备了５种不同形状的孔眼模型，研究了暂堵球直径、架桥颗粒浓度、填充颗粒浓度、泵注排量和孔眼形状对孔眼的封堵规律。

研究结果表明，圆形孔眼封堵难度小，异形孔眼封堵难度大，需要大粒径颗粒架桥封堵孔眼边部空隙；提高颗粒浓度和泵注排量能够显著提高孔眼封堵速度；封堵孔眼时，应先泵注暂堵球封堵孔眼主通道，再泵注颗粒＋纤维，如若改变泵注顺序，难以达到理想封堵效果。

颗粒流动特性的理论分析和实验研究颗粒流动是指在固体颗粒之间存在空隙时，通过空隙中颗粒之间的相互作用而形成的物质运动。

颗粒流动广泛应用于颗粒物的输送、分离和加工等领域，因此对颗粒流动的理论分析和实验研究具有重大意义。

本文旨在探讨颗粒流动的特性和其理论分析与实验研究。

一、颗粒流动的特性1. 颗粒流动的形态颗粒流动形态通常可以分为两种情况：一是颗粒沿一定路径向下或向前流动，称为定向流动；二是颗粒在随机运动后呈现出一定的流态，这种流态称为流化状态。

2. 颗粒流动的速度研究颗粒流动的一个关键参数是颗粒流动的速度。

在实际应用中，需要根据颗粒的物理特性和实际需求，选择合适的流速。

3. 颗粒流动的密度颗粒流动的密度是指单位体积内颗粒的数量，也称为颗粒浓度。

颗粒的密度对颗粒流动性质具有重要影响。

颗粒密度越大，颗粒流动的阻力就越大，流动速度也就越慢。

4. 颗粒流动的粒径颗粒的粒径也是颗粒流动特性的一个重要因素。

大颗粒比小颗粒更容易推动，因为它们具有更大的惯性。

此外，颗粒的粗细程度也会影响颗粒流动性质。

二、颗粒流动的理论分析理论分析是研究颗粒流动特性的重要方法。

下面简要介绍一些研究颗粒流动的理论。

1. 扩散模型扩散模型是一种描述颗粒流动的流体力学模型。

它基于颗粒浓度和颗粒速度之间的关系，并考虑到颗粒与流体之间的相互作用。

2. 黏度模型黏度模型是描述沿一定方向运动的颗粒在颗粒界面处的相互作用的理论。

它考虑了颗粒与颗粒之间的粘附作用和颗粒与流体之间的摩擦力。

3. 带传输理论带传输理论是描述在给定流量下在管道中输送颗粒颗粒流动情况的理论。

它考虑了流体与颗粒之间的相互作用和颗粒间的相互作用。

三、颗粒流动的实验研究颗粒流动的实验研究是验证和完善颗粒流动理论的重要手段。

下面将介绍一些常用的颗粒流动实验方法。

1. 盖板实验法盖板实验法是一种相对简单的颗粒流动试验方法。

它通过测量颗粒从一个垂直管道中落下到一个平面上的时间来测量颗粒的流动特性。

多相流的数值模拟和实验研究多相流是指由两种或两种以上不同物质组成的两相或多相混合物所表现出来的流动现象。

对多相流的研究具有重要的理论和实际意义，它对于理解自然界的物理现象和化学过程，以及各种工业生产过程的优化和控制有着重要的意义。

由于多相流的复杂性，传统的实验和经验研究方法很难对其进行全面而准确的理论分析和实验研究，因此，数值模拟技术成为多相流研究的重要手段。

一、多相流的数学及物理模型多相流的模型是描述多相流动行为、相间传质、相间传热及相间反应过程的数学模型。

对于粒子数量较少的多相流应用连续介质模型，人们将不同相之间人为的断裂为一个个离散的颗粒，在一段时间内它们遵循阻力、碰撞、转移等物理规律分别运动。

在三维颗粒动力学（Discrete Element Method，DEM）模拟中，将某物质视作一堆颗粒的集合，部分颗粒之间具有碰撞和摩擦等相互作用。

相较于欧拉模型，DEM直接模拟颗粒的运动，颗粒运动的规律和特性可直接反映在输出的数据中。

对于粒子数量较多的多相流，例如颗粒流和气固两相流，需要采用欧拉模型。

欧拉模型将多相流看作为运动的连续介质，通过对流动状态中各相界面的移动和膨胀收缩来描绘多相流的运动及相间耦合反馈关系。

其中最重要的问题是对各相之间的相互作用关系、相互传递关系、相互转移关系进行描述和计算。

其中最经典的方法是用Navier-Stokes方程和质量守恒方程来描述多相流的欧拉模型，但是由于微观尺度的混沌运动和相互作用关系的复杂性，欧拉模型仅能模拟在能量和数量分布方面相对均一的现象。

二、多相流的数值模拟多相流的数值模拟将多相流视为连续介质，通过数值解法在离散化的时间和空间网格上对多相流动的各项参数进行计算，从而通过计算机模拟的方法来模拟多相流的运动行为。

数值模拟的过程通常包括以下几个方面的内容：建立数学模型、数值解法、模型验证和优化等。

1.建立数学模型多相流动的数学模型是研究多相流动过程的基础，在多相流动的数值模拟中，合适的模型对于准确得到各相的体积分数、速度以及温度等参数具有重要意义。

重力驱动下漏斗出口形状及振动因素对颗粒流的影响分析作者：马鸿泽郭涛沙洁来源：《贵州大学学报（自然科学版）》2024年第03期摘要：为了深入了解漏斗颗粒在外部激励下的运动状态，本文基于离散元方法，探究了重力驱动下漏斗出口倾角、振动幅值、振动方向、颗粒竖向初始速度以及是否加装出口挡板对于颗粒流流量的影响。

结果表明：出口倾角和振动幅值的增大都有利于颗粒流量的增加；在不考虑初始速度和挡板情况下，当振动方向由水平逐渐转向竖直这一过程中，颗粒流量随之减小，并且在水平方向振动时，颗粒流量达到最大值，而在加装出口挡板和考虑初始速度两种情况下，结果与之相反；在出口无挡板且振幅为零的条件下，赋予颗粒物质竖直方向速度有益于流量的增加，随着振幅的增大，流量稳步提高，但增长幅度均低于相同环境下无竖直方向速度的流量增长幅度；出口的挡板在低振幅下不利于颗粒物质的排出，但在提高振幅且振动方向逐步转向竖直方向后，颗粒流量大幅提高。

关键词：颗粒流；振动幅度；振动方向；流量；离散元中图分类号：O311文献标志码：A颗粒物质是由大量具有宏观尺寸的粒子组成的相互作用的复杂集合体系。

自然界中单个颗粒的尺寸一般在10-6～10 m之间，其颗粒的运动情况遵从牛顿定律。

當它们静止时，颗粒物质呈固态。

当收到外界能量的扰动，产生流动时，具有类似于流体的运动方式，通常称为颗粒流，其广泛存在于自然环境中的泥石流［1］、雪崩［2］、岩土体滑坡［3-4］、沙丘迁移［5］、交通流［6］、以及离散物料的加工、输运、存储等工业生产中［7］。

如，筒仓中的粮食出料动力学行为。

美国《Science》［8］杂志将“颗粒流动力学理论”列为当今125个重大科学问题之一，2014年出版的《中国学科发展战略：流体动力学》［9］也将“颗粒物质与颗粒流”列为6个基础与前沿学科之一。

由此可见，探究并认识颗粒物质的运动规律和本质具有较大的实际工程应用和科学意义。

颗粒流根据其流动形态，可分为漏斗流、斜坡流、转筒流和堆积流等，其中，漏斗流因其应用灵活的特性和复杂的相应机制一直被视为颗粒流问题中重要的研究领域［10-12］。

颗粒组分对泥石流形成形态影响研究周健;王连欣;贾敏才;李业勋【摘要】An experiment of debris flow was carried out to study the influence of grain size distribution on starting progress mode by using the self-developed small-scale model flume under the condition of artificial rainfall.By using coarse sand (1~2 mm)and fine sand (0.075~0.25 mm),the model was made according to the quality ratio.Model test study finds that,with fine content increasing from 20%to 100%,failure pattern changes from layered and clumpy slide to fluidized flow.By using GeoDog software to analyze displacement and a pore pressure gauge to measure pore pressure changes,we have found sliding plane developing in layered and clumpy slide,and pore pressure decreasing with crack generation,and increasing with water seeping into crack.There is no crack development in fluidized flow, and pore pressure momentarily drops to a small value when damage occurs.The average volume of the starting for flu-idized flow is bigger than that for layered and clumpy slide.The formation mechanism for layered and clumpy slide is that water penetrates quickly,causing slope foot damage,and the slope collapses for losing support.For fluidized flow,the permeability coefficient is small,the soil of the back is highly saturated,and liquid causes the slope to de-cline rapidly.Based on the indoor model test of rainfall-induced debris flow,the formation mechanisms of debris flow modes were summarized.%利用自主设计的小比例尺模型槽，采用粗砂(1~2 mm)和细砂(0.075~0.25 mm)按照不同质量比例制作模型，在人工降雨条件下研究了不同的颗粒组分对砂性土泥石流形成形态的影响.模型试验研究发现，随着细砂含量由20%增加至100%，泥石流破坏形态由分级块体滑落向整体流滑型转变.利用GeoDog软件分析位移场，利用孔压计测量孔压变化.研究发现：分级块体滑落破坏过程存在明显的潜在滑动面的发展，孔压随裂缝的产生而耗散、随雨水渗入裂缝而升高，呈波浪式下降；整体流滑型突发性强，破坏前没有明显滑动面出现，孔压呈一次性陡降.通过测定启动过程单位时间启动量发现，流滑型破坏单位时间启动量大于分级块体滑落型.分层块体滑落形成机理为土体渗透系数大，雨水快速渗透破坏坡脚，使上部土体失去支撑而分层坍塌；流滑型破坏机理为土体渗透系数小，后部高度饱和呈流态化推动坡脚土体快速下滑.基于室内模型试验，初步分析了缩尺试验条件下降雨诱发泥石流形成形态机理，为降雨诱发泥石流的进一步研究提供参考.【期刊名称】《湖南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】7页(P8-14)【关键词】泥石流;颗粒组分;降雨【作者】周健;王连欣;贾敏才;李业勋【作者单位】同济大学地下建筑与工程系，上海 200092; 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092;同济大学地下建筑与工程系，上海 200092;同济大学地下建筑与工程系，上海 200092; 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092;同济大学地下建筑与工程系，上海 200092【正文语种】中文【中图分类】P64我国幅员辽阔，山川河流众多，地形地貌复杂，泥石流危害也就较为严重.泥石流能够携带大量泥砂和砾石，水土混合物携带着巨大能量汹涌而下，极具破坏性.特别是云贵川等地，山川众多，泥石流灾害频频发生，给人民的生命财产造成非常严重的损失.泥石流研究有重大的现实意义.国内外学者对泥石流进行了许多研究并取得了一定成果.Hungr O［1］对泥石流、碎屑崩、流滑3种自然现象进行了区分.陈晓清［2］把泥石流全过程划分为启动过程、流动过程和堆积过程：启动就是准泥石流体转化为泥石流体.Wang G和Sassa K［3］对不同粒径的两种硅砂（D50＝0.13mm和D50＝0.05 mm）进行降雨诱发泥石流试验，分析滑动距离与土体内孔压的关系.Yang W M等［4］基于野外调查和室内测试分析，从坡面型泥石流形成的影响因素、运动学特征、动力条件、形成与演化过程等方面，探讨了降雨诱发坡面型泥石流的形成机理.本文利用自主设计的小比例尺室内模型槽试验，用砂土制作模型，在降雨条件下研究颗粒组分对砂性土泥石流形成形态的影响.利用GeoDog程序分析数码相机拍摄的土体破坏过程图像，分析土体位移场、滑动带形成位置和演化规律.利用孔压计跟踪土体破坏过程孔隙水压力的变化，从水土相互作用角度分析土体不同破坏形态.通过测量启动过程单位时间启动量，分析了颗粒组分对单位时间启动量影响.通过小比例尺室内模型试验，探究了降雨条件下颗粒组分对泥石流形成形态影响机理.1 模型试验1.1 试验土样模型试验采用1～2mm和0.075～0.25mm两种颗粒粒径砂土按不同质量比例配比制作模型.试验降雨量强度4mL／min.参照高冰［5］等学者的研究，本次试验土体选用初始含水量5%、密实度0.43制作模型，土体自稳能力强、试样松散防止结块.模型试验进行细砂含量20%～100%共8组试验.土样级配曲线以及渗透系数见图1和图2.图1 砂土试样粒径分布曲线Fig.1 The grading curve of sandy sample图2 不同细砂含量渗透系数Fig.2 The permeability coefficient of differentfine contents1.2 试验模型根据《中国泥石流研究》［6］，坡体坡度＞45°多发生崩塌型破坏，坡度为25°～45°多发生滑坡型破坏.本文主要研究滑坡型泥石流，因此设定坡度25°.制作试验模型高度H＝100mm，宽度B＝250mm，长度L＝300mm＋250mm＝550mm.加工制作模型槽，尺寸为1 500mm×400mm×250mm，模型槽两侧和后壁均采用光滑钢化玻璃，底部用木板模拟坡体基岩，并用聚氨酯在底部粘结砂土颗粒模拟边界.模型试验装置示意图如图3.降雨器通过空气压缩器加压，由流量计控制出水量，降雨喷头采用雾化喷头，雨滴细小、降雨均匀，减小了雨滴对表层土体的侵蚀. Lourenco［7］认为在人工降雨作用下，土体破坏模式受到边界条件影响.本文重点研究浅层砂土在降雨条件下发生破坏并产生流动下滑的泥石流形态.为防止降雨直接冲刷坡脚，采用三角斜坡的方式固定上部浅层土体以阻止其下滑，达到简化研究对象的目的.试验中人工降雨只发生在上部土体表面，没有降落至三角斜坡坡面. 图3 模型试验装置示意图Fig.3 The device sketche of modeling experiment2 不同颗粒组分泥石流模型试验结果本次共进行8组土体不同颗粒组分试验，破坏形态如图4所示.细砂含量20%土体未形成泥石流；30%～40%为分级块体滑落；60%～100%表现为整体流滑型破坏；50%破坏形式复杂，为过渡形态.图4 不同颗粒组分土体破坏形态Fig.4 The failure modes of grain size distribution细砂20%土体渗透系数大（7.4×10－2 cm／s），在降雨条件下土体排水通畅，由此可见渗透系数大、排水通畅的土体难以形成泥石流.30%～40%渗透系数较大（5.1×10－2～3.9×10－2 cm／s），雨水渗入坡脚使坡脚首先发生渗透破坏，上部土体失去坡脚支撑发生坍塌，分层分块滑落，为分级块体滑落破坏模式.60%～100%土体渗透系数小（2.2×10－2～1.7×10－2 cm／s），降雨开始后雨水不能迅速渗透，使得表层土体出现暂态饱和区并对表层造成冲刷，使得后部土体变薄、前部土体变厚，破坏时后部土体推动前部土体快速向前滑动，滑动体规模大、速度快，为整体流滑型破坏.50%破坏形式相对复杂，为分层块体滑落和整体流滑型之间的过渡形态，破坏时既有明显裂缝出现也带有一定的突发性.由模型试验现象可以发现随着细砂含量由20%增大至100%，模型土体破坏形态由分级块体滑落向整体流滑型破坏转变.分层块体滑落和整体流滑型破坏为泥石流两种典型破坏形态.以下章节将针对这两种典型破坏形态进行深入研究.3 颗粒组分对泥石流破坏形态影响室内模型试验发现随着颗粒组分变化，泥石流有两种典型破坏形态：分层块体滑落和整体流滑型破坏.以下分别通过细砂30%和70%分析颗粒组分对泥石流典型破坏形态影响.3.1 试验过程土体典型破坏形态图5和图6分别为试验过程拍摄的细砂含量30%和细砂含量70%土体侧面破坏现象照片.图5 细砂30%破坏现象Fig.5 The failure phenomena of 30%fine sand图6 细砂70%破坏现象Fig.6 The failure phenomena of 70%fine sand图5细砂含量30%土体破坏现象，为分层块体滑落破坏.细砂30%土体渗透系数大（5.1×10－2 cm／s），降雨160s雨水入渗到达坡脚，如图5（a）.降雨190s 时坡脚处渗出少量细颗粒，坡脚土体发生渗透变形，如图5（b）.降雨280s坡脚发生破坏，坡脚上部土体失去原有支撑，在雨水渗透和重力的作用下产生裂缝继而坍塌、滑落，如图5（c）.降雨320 s后部土体出现新裂缝，并分层向下滑动，如图5（d）.破坏后的土体颗粒与雨水形成混合物，并快速下滑形成泥石流.这种破坏形态为分层块体滑落，特征是分层破坏，滑落体破碎、松散.图6细砂含量70%土体破坏现象，为整体流滑型破坏.由于渗透系数较小（2.0×10－2 cm／s），雨水不能全部向下渗透，表层含水量很高.降雨350s土体表面形成暂态饱和区并对表层土体产生冲刷，使土体后部变薄、前部变厚，如图6（b），且这种变化会越加明显，如图6（c）.随着降雨继续土体在385s时发生突发性破坏，后部土体推动前部三角区域土体快速向前滑动，形成典型的泥石流波浪状断面，如图6（d）.整个破坏过程没有出现明显的张拉裂缝和滑动面.这种破坏模式称为流滑型破坏，特征是突发性、流动的快速性以及流动距离较长.对比图5和图6可见，细砂含量70%土体破坏前浸润线没有超出坡脚，这与细砂含量30%土体不同.原因是细砂含量30%土样渗透系数较大（5.1×10－2 cm／s），160s雨水渗透就已到达坡脚，此时还未达到泥石流启动条件.而细砂70%土样渗透系数较小（2.0×10－2 cm／s），降雨375s雨水渗透仍未渗透到坡脚，后部土体在长时间雨水作用下饱和程度大、流动性强、渗透力不断增大，土体τf减小，继而发生整体流滑.3.2 降雨条件下位移场分析利用高清数码相机从侧面追踪试验坡体的破坏过程，截取部分时刻图片（见图7），将角度旋转后，通过geoDog软件分析位移场变化.图7 泥石流坡体位移场分析区域Fig.7 The displacement analysis area of debris flow图8和图9分别为细砂含量30%和70%土体位移云图.图8细砂30%位移云图表明：土体破坏前有明显的潜在滑动面的发展，土体分层块体滑落，破坏后滑落土体破碎松散.开启降雨160s时，坡体中潜在滑动面出现并逐渐向土体底部发展，局部土体的最大位移达到2mm，如图8（a）.随着降雨的进行，降雨220s时滑动面以上土体位移越来越大，如图8（b）所示，最大位移9mm.降雨240s时出现块状红色大位移区域，土体开始分块分层下滑，如图8（c）.降雨260s时后面土体失去原有土体的支撑，并在雨水渗透、重力的作用下形成新的滑动面，如图8（d）所示.图8 细砂30%位移云图Fig.8 The cloud picture of displacement of 30%fine sand图9细砂70%位移云图表明：土体破坏特征为整体瞬时滑动，后部土体位移大，推动前部土体滑动，与细砂30%位移场明显不同.开启降雨300s时，试样处于雨水入渗阶段，土体主要发生竖向位移，最大位移达到2.3mm，如图9（a）.降雨350s时雨水已经达到底部，并开始在水平方向的渗透如图9（b）.降雨365s时中部土体剪切变形不断扩大，最大9mm，如图9（c）.随着降雨继续，坡脚三角区域土体强度降低，后部矩形区域渗透力不断增大，土体产生大变形，呈流态状，推动前部土体快速向下滑动，从而发生流滑现象.整个位移场分析中，未见到明显的滑动面.图9 细砂70%位移云图Fig.9 The cloud picture of displacement of 70%fine sand3.3 试验过程孔压分析在模型底部布设3个孔隙水压力计P1，P2和P3，分别距坡脚250mm，350mm 和450mm，研究泥石流模型试验破坏过程土体孔隙水压力的变化规律，如图10所示.图10 孔压计布置示意图Fig.10 Sketche of the arrangement of pore water pressure gauge细砂含量30%的土体在降雨条件下的孔压变化呈现出明显的波浪式下降特点，如图11所示.降雨190s时，P1首先出现孔压数据下降，这一时刻坡脚发生破坏.降雨230s时坡脚严重破坏、土体上部出现张拉裂缝，导致P1，P2和P3孔压计数据的下降，其中P1，P2距裂缝近，下降最为明显.雨水渗入裂缝后，孔压P2，P3数据开始回升.降雨250s上部土体张拉裂缝不断扩大，P2，P3孔压再次下降.P2附近土体大范围滑落，P3附近土体裂缝尚未充分发展，随着雨水的渗入，P3孔压再次回升.根据孔压变化曲线，孔压数值P1最大0.67kPa，P2最大0.81kPa，P3最大0.80kPa，孔压数据均小于1.0 kPa，土体始终处于一种非饱和状态.图11 细砂含量30%孔压变化曲线Fig.11 The pore water pressure curve of 30%fine sand细砂含量70%土体在降雨条件下的孔压变化呈一次瞬时陡降变化，如图12所示.在开启降雨380s时，P1，P2，P3孔压达到最大值，其中P1最大值0.75kPa，P2为0.92kPa，P3为1.02kPa.降雨385s时孔压数据发生突然陡降，分别下降至0.23 kPa，0.16kPa和0.13kPa.根据模型试验现象，降雨385s时坡体发生瞬时性破坏，后部土体推动坡脚土体快速向下滑动，形成泥石流.图12 细砂含量70%孔压变化曲线Fig.12 The pore water pressure curve of 70%fine sand对比图11和图12孔压变化曲线，分别呈波浪式下降和一次瞬时陡降.原因是细砂30%土体渗透系数大（5.1×10－2 cm／s），雨水快速入渗到达坡脚，坡脚渗透破坏后坡体出现裂缝，发生分层块体滑落，孔压降低，雨水渗入裂缝孔压再次积聚、回升，孔压数据波浪式下降.而细砂70%土体渗透系数小（2.0×10－2 cm／s），破坏时雨水没有完全渗入坡脚，P1处土体未饱和，上部P2，P3处土体饱和，孔压积聚大、能量大，土体呈流态化.坡脚三角区域土体在雨水渗透作用下抗滑力不断减小.当上部土体下滑力大于自身抗滑力和坡脚三角区域抗滑力之和时，上部土体推动下部土体快速下滑，孔压数据陡降.3.4 不同颗粒组分土体单位时间启动量分析试验中，通过测量启动过程［2］单位时间内破坏土体下滑量来表示堆积土体的单位时间启动量，单位时间启动量越大，破坏性越强.结果汇总于图13.模型试验发现，细砂含量小于30%时，坡脚发生轻微破坏，泥石流不发生；细砂30%～70%单位时间启动量不断增大，大于70%后又出现减小趋势.由模型试验结果可知，细砂30%～40%土体单位时间启动量小于60%～100%土体滑动量，分别对应的是分级块体滑落和整体流滑型破坏形态.图13 单位时间启动量Fig.13 Per unit time of the sliding mass其原因可从泥石流的形成因素考虑.在降雨条件下，一方面孔压升高，土体基质吸力减小，土体强度减弱；另一方面，雨水持续在土体中渗透，渗透力不断增大.细砂含量较小土体渗透系数大，渗透作用强，但是饱和程度小，流动性差；细砂含量较大土体渗透系数小，而饱和程度大，孔压高、基质吸力小，流动性强.细砂含量70%附近土体处于渗透力相对较大同时基质吸力减小也相对较大的情况，使得土体处于一种稳定性最不利的情况.颗粒组分存在一个最优组成，使得泥石流容易形成.4 降雨诱发泥石流典型破坏形态机理室内模型试验发现：随着细砂含量逐渐增大，降雨诱发泥石流破坏形态由分级块体滑落向整体流滑型转变.两种破坏形态的形成机理不同.根据极限平衡理论和非饱和土理论，砂土非饱和、饱和状态土体的剪切强度和抗剪强度可表达为：试验中降雨开启后，浸润线不断下移，雨水向下入渗期间，各组坡体表层都有一些沉降.原因是雨水入渗使得孔隙水压力增大、基质吸力减小，式（1）中c′和（uα－uw）tanφb项减小，土体强度τf减小，颗粒骨架的稳定性下降.4.1 分层块体滑落破坏模式机理分析细砂含量30%～40%土体为分层块体滑落破坏（图14），渗透系数较大（5.1×10－2～3.9×10－2 cm／s）.根据试验中拍摄到的土体浸润线变化现象，雨水在土体上部主要沿竖向渗透，底面木板（基岩）不透水，雨水渗透由竖向转向基岩方向，如图15.根据孔压数据检测，土体始终处于非饱和状态（细砂30%土体孔压最大0.81kPa）.坡脚处含水量不断增大，孔压升高，有效应力和基质吸力减小，式（1）中（uα－uw）tanφb项减小，导致土体τf减小，在渗透力作用下，当下滑力大于坡脚τf，坡脚土体发生渗透破坏，上部土体失去坡脚支撑，发生分层块体滑落，由于土体未饱和，滑落物破碎松散，与雨水混合快速下滑形成泥石流.图14 分层块体滑落破坏模式Fig.14 Layered and clumpy slide failure mode图15 细砂30%土体雨水渗透示意图Fig.15 The rain infiltration sketche of 30%fine sand根据细砂含量30%～40%土体模型试验结果，分层块体滑落破坏机理为土体渗透系数大，坡脚土体产生渗透破坏后上部土体失去支撑而产生分层块体滑落，形成水土混合物快速下滑进而形成泥石流.4.2 整体流滑型破坏机理分析细砂60%～100%土体为整体流滑型式（图16），渗透系数较小（2.2×10－2～1.7×10－2 cm／s），根据试验中拍摄到的土体浸润线变化现象，强降雨条件下雨水不能完全向下渗透，导致表面出现局部积水，在土体表层达到暂态饱和状态，沿基岩方向渗透，使表层产生冲刷，如图17.根据试验测得孔压数据显示，随着降雨继续，后部矩形区域土体基本饱和，uw升高，c′减小，土体τf基本丧失，呈现流态化；雨水向三角形区域入渗，式（1）中（uα－uw）tanφb项减小，坡脚基质吸力减小，τf逐渐减小，土体破坏前雨水渗透仍未到达坡脚，为非饱和状态.当上部土体下滑力大于三角形区域抗滑力时，后部土体推动前部土体整体快速下滑.由于上部土体含水量高、流动性大，而坡脚干燥流动性差，上部土体快速流动越过坡脚三角形区域，呈现出明显的流滑型破坏现象.图16 流滑型整体破坏模式Fig.16 The fluidized flow failure mode图17 细砂70%土体雨水渗透示意图Fig.17 The rain infiltration sketche of 70%fine sand根据细砂含量60%～100%土体模型试验结果可知，整体流滑型破坏机理为土体渗透系数小，坡脚上部土体高度饱和、呈流态化，推动下部坡脚土体快速流动形成泥石流.对比两种破坏形态，雨水在土体中的入渗速度对土体破坏影响明显，而入渗速度取决于土体的渗透系数.渗透系数是泥石流形成的关键影响因素.本次模型试验分析了颗粒组分对泥石流形成形态的影响.模型试验土层厚度薄，还不能完全反映现实情况下泥石流的形成，但是可以定性分析泥石流形成机理，在泥石流破坏形态和破坏机理研究中能够提供一些有意义的借鉴.5 结语通过自主设计研发的小比例尺室内模型槽试验，借助相关测量设备，研究了人工降雨条件下颗粒组分对泥石流形成形态影响，得到以下结论：1）降雨条件下，细颗粒含量小于30%时，雨水可以较好地从土体排除，从而形成稳定的排水通道，泥石流不再形成；30%～40%发生分级块体滑落；60%～100%土体发生整体流滑型破坏；40%～60%破坏形式复杂，为过渡形式.2）发生分级块体滑落试验土体试验中有明显的裂缝的出现和发展，裂缝出现伴随着孔压的耗散和减小，雨水渗入裂缝导致孔压再次升高，孔压呈现出波浪起伏减小特点；整体流滑破坏土体试验中没有明显裂缝的发展，孔压变化呈一次性瞬时陡降.3）流滑型破坏单位时间启动量大于分级块体滑动破坏，并且存在一个最优的颗粒组分，在降雨条件下渗透力相对较大同时基质吸力减小也相对较大，从而使得泥石流最容易发生，灾害规模最大.4）随着颗粒组分变化，泥石流有两种典型破坏形态：分层块体滑落和整体流滑型破坏.分级块体滑落破坏形成机理是土体渗透系数较大，雨水快速渗透使坡脚发生破坏，上部土体失去坡脚支撑发生坍塌，发生分层块体滑落.整体流滑型破坏形成机理是土体渗透系数小，坡脚干燥而坡脚后部土体高度饱和呈流态化，后部土体推动前部坡脚土体快速流动而形成整体流滑破坏.参考文献［1］HUNGR O，EVANS S G，BOVIS M，et al.Review of the classification of landslides of the flow type［J］.Environmental and Engineering Geoscience，2001，（Ⅶ）：221－238.［2］陈晓清.滑坡转化泥石流起动机理试验研究［D］.成都：西南交通大学，2006：21－25.CHEN Xiao－qing.Experiment of initiation mechanism of landslide translation to debris flow［D］.Chengdu：Southwest Jiaotong University，2006：21－25.（In Chinese）［3］WAND G，SASSA K.Pore－pressure generation and movement of rainfall－induced landslides：Effects of grain size and fine－particle content［J］.Eng Geol，2003，69：109－125.［4］YANG W M，WU S R，ZHANG Y S，et al.Research on formation mechanism of the debris flow on slope induced by rainfall［J］.Earth Science Frontiers，2007，14（6）：197－204.［5］高冰，周健，张姣.泥石流启动过程中水土作用机理的宏细观分析［J］.岩石力学与工程学报，2011，30（12）：2567－2573.GAO Bing，ZHOU Jian，ZHANG Jiao.Macro－meso analysis of water－soil interaction mechanism of debris flow starting process［J］.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2011，30（12）：2567－2573.（In Chinese）［6］康志成，李焯芬.中国泥石流研究［M］.北京：科学出版社，2004：41.KANG Zhi－cheng，LI Zhuo－fen.Debris flow research of China ［M］.Beijing：Science Press.2004：41.（In Chinese）［7］LOURENCO D N，SASSA K，FUKUOKA H.Failure process and hydrologic response of a two layer physical model：Implications for rainfall－induced landslides［J］.Geomorphology，2006，73：115－130. ［8］SASSA K.The mechanism of debris flows［C］／／Proceedings of the XI international conference on soil mechanics and foundation engineering.San－Francisco：A.A.Balkema，Rotterdam，1985：37－55.。

流化床反应器流动特性测定实验一、实验目的1）观察聚式和散式流态化的实验现象，学习流体通过颗粒床层流动特性的测量方法；2）测定流化曲线（ p~u曲线），作出流化曲线图，确定临界流化速度u mf；3）测定临界流化速度，并作出流化曲线图。

二、实验原理流态化是一种使用固体颗粒通过与流体接触而转变成类似于流体状态的操作。

近年来，这种技术发展很快，许多工业部门在处理粉粒状物料的输送、混合、涂层、换热、干燥、吸附、煅烧和气---固反应过程等过程中，都广泛地应用了流态化技术。

1、固体流态化过程的基本概念如果流体自下而上地流过颗粒层，则根据流速的不同，会出现三种不同的阶段，如下图所示：固定床流化床气力输送流化过程的几个阶段1）固定床阶段如果流体通过颗粒床层的表观速度（即空床速度）U较低，使颗粒空隙中流体的真实速度U1 ,则小于颗粒的沉降速度U t 则颗粒基本上保持静止不动，颗粒称为固定床。

2）流化床阶段当流体的表观速度U加大到某一数值时，真实速度U1比颗粒的沉降速度U t大了，此时床层内较小的颗粒将松动或“浮起”，颗粒层高度也有明显增大。

但随着床层的膨胀，床内空隙率ε也增大，而U1=U/ε，所以，真实速度U1随后又下降，直至降到沉降速度U t为止。

也就是说，在一定的表观速度下，颗粒床层膨胀到一定程度后将不再膨胀，此时颗粒悬浮于流体中，床层有一个明显的上界面，与沸腾水的表面相似，这种床层称为流化床。

因为流化床的空隙率随流体表观速度增大而变化，因此，能够维持流化床状态的表观速度可以有一个较宽的范围。

实际流化床操作的流体速度原则上要大于起始流化速度，又要小于带出速度，而这两个临界速度一般均有实验得出。

3）颗粒输送阶段如果继续提高流体的表观速度U，使真实速度U1大于颗粒的沉降速度U t，则颗粒将被气流带走，此时床层上界面消失，这种状态称为气力输送。

2、固体流态化的分类流化床按其性状的不同，可以分为两类，即散式流态化和聚式流态化。

无窗散裂靶液态铅铋合金的流动特性和热输运数值研究秦雪;王锋【摘要】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.【期刊名称】《科技创新导报》【年(卷),期】2017(014)017【总页数】5页(P66-70)【关键词】无窗散裂靶;流动特性;热输运【作者】秦雪;王锋【作者单位】中国核动力设计研究院核反应堆系统设计技术重点实验室四川成都610041;重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆 400030【正文语种】中文【中图分类】TL33随着核电的大规模发展，核废料处理问题受到了越来越多的关注。

加速器驱动次临界系统（ADS）可通过嬗变核废料中的次锕系核素和长寿命裂变产物来实现核废料的有效处理和利用，被国际界认为是未来最具潜力的用于处理核废物和安全可靠利用核能的系统[1]。

中子散裂靶作为耦合加速器和次临界系统的重要部件，其设计和选材是目前国际上ADS研究的热点[2]。

对于液态重金属靶件，目前国际上提出了有窗靶件和无窗靶件两种设计方案。

无论是有窗靶内的靶窗散热和结构材料问题，还是无窗靶内的自由界面的稳定形成问题，都是目前ADS散裂靶需解决的技术难点[3]。

相对于有窗靶，无窗靶避免了靶窗结构材料选择的难题，在国际上得到了越来越多的关注。

德国的KIT、意大利的GRS4和比利时的SCK.CEN等研究机构以水或汞作实验工质展开了对无窗靶件的实验测量和数值模拟研究分析[4]。

低倾角漏斗颗粒的整体流动模拟研究发布时间：2022-08-10T08:16:50.768Z 来源：《建筑实践》2022年第7期作者：潘柱，陈吉，王迪，高渊清[导读] 针对较小倾角的漏斗在输送物料时，存在中心区域的颗粒与筒仓壁面附近的颗粒流出时间差异过大和漏斗出料量不均匀的问题潘柱，陈吉，王迪，高渊清（河北建筑工程学院，张家口，075000）摘要：针对较小倾角的漏斗在输送物料时，存在中心区域的颗粒与筒仓壁面附近的颗粒流出时间差异过大和漏斗出料量不均匀的问题。

为解决上述问题，利用EDEM模拟软件通过加入分料器及通过开槽加大斗壁的摩擦力对颗粒的流动状态和流动时间进行模拟研究。

结果发现：仅加分料器和开槽加分料器的两组装置最上层颗粒的流出相差较小，分别为1.35S和1.47S，分料器上方颗粒基本符合整体流动趋势。

未处理的漏斗颗粒流动时间差为8.28S，为典型的漏斗状流。

之后通过统计各漏斗的质量流率，得出开槽并加装分料器的漏斗质量流量最为稳定。

关键词：漏斗流颗粒追踪质量流量流动轨迹0引言在漏斗卸料过程中按照颗粒在漏斗中的流态可分为：整体流动、漏斗状流，其中整体流动为各加工和仓储环境下的理想流态。

文献[1]表明尽管仓储行业渴望实现整体流流型，但这种满足“先进先出”的流态模式实际上很难实现。

整体流就是同时进入漏斗的颗粒能几乎同时流出，减少颗粒在漏斗中的滞留，堵塞的问题。

文献[2]指出料仓从漏斗流型向整体流型转换的半顶角角度为40°—45°。

这说明漏斗的倾角越小，颗粒的漏斗流型现象越明显。

质量流率（质量流量）又是漏斗筒仓在运行过程中的又一重要指标。

当漏斗在卸料过程中质量流率波动较大时会影响漏斗的使用寿命。

文献[3]通过对漏斗的半锥角、卸料口尺寸和筒仓直径的变化经行研究发现，对卸料稳定性影响较大的是筒仓半锥角以及卸料口尺寸，筒仓直径的变化基本不影响卸料的稳定性，半锥角越大卸料越稳定。

文献[4]对二维漏斗加入楔形结构后测试漏斗卸料的稳定性，发现当加入楔形结构后物料的流动性得到明显的改善，结拱的力链也明显消失。