Transition-to-turbulence in partially filled pipes

该项目旨在通过研究流体流动的物理特性，改进核废料浆液在部分填充管道中的安全高效输送。核废料通常以浆液形式（固体颗粒悬浮于液体中）进行转移，并需利用重力驱动流动以降低风险。然而，过低的流速会导致颗粒沉降并堵塞管道，而为清除堵塞所采用的高流速又会产生更多废料。因此，目标是找到能够同时最小化堵塞和过量废料产生的最佳流动条件。 基于利物浦大学此前关于部分填充管道流动的研究，本项目将通过实验确定在不同管道填充水平下，层流（平滑流动）转变为湍流的关键流速（使用雷诺数或弗劳德数表示）。由于湍流会影响颗粒的运动和沉积行为，因此理解这一转变过程至关重要。实验将在利物浦大学利用先进的激光技术测量流动模式，同时在英国国家核实验室位于沃金顿的设施中开展使用真实浆液材料的平行测试。 研究结果将有助于确定防止颗粒积聚以及高效重新悬浮已沉积物质所需的最低流速。这些知识将支持核废料输送系统的更优设计与运行，从而减少维护需求和环境风险。研究成果将通过科学论文和学术会议进行共享。