石英晶体温度传感器的性能及测试方法介绍

一、概述在大气扩散实验中,温度是一个必不可少的观测项目。为测定大气的热力稳定度,首先要测量离地面大约1.5m的空气温度,一般称作地面空气温度;然后测量离地面大约100m高的各个高度的空气温度,这对估算湍流扩散速率是很重要的。据资料[1]介绍,在对流层实际大气中,气温垂直递减速率为平均每上升100m气温下降0.65℃。可见自地面100m高作垂直温度梯度测量,温差很小,要求测温传热器具有灵敏度高,响应速度快,分辨能力强的特点。     

中性层结下核电厂烟羽弥散数值模型有效性分析

采用CFD方法建立核电厂烟羽大气弥散模型,计算中性大气层结条件下烟羽分布。该模型采用垂直风速廓线表征的速度和温度梯度方式分类大气稳定度,将烟羽弥散模拟计算结果与经典解析理论计算结果进行对比,分析烟羽弥散CFD计算结果的抬升规律、烟羽空间浓度分布和扩散参数,对模型进行有效性分析。所得结果与经典解析结论基本一致。研究表明,该烟羽大气弥散模型可用于核电厂烟羽大气弥散过程的研究。     

非能动冷却系统上升通道中湍流自然对流的直接数值模拟

湍流直接数值模拟形成的数据库可以为开发功能更完善的湍流模型提供数据支撑。本文采用直接数值模拟方法研究了在不同普朗特数(Pr)下竖直通道中湍流自然对流的平均速度、平均温度、速度和温度脉动强度、雷诺应力、湍流热通量和湍流结构的分布特性。研究结果表明:(1)湍流自然对流的平均速度和平均温度分布关于通道中心线反对称,最大速度和温度梯度出现在壁面附近区域,Pr数增加,最大速度值减小,而壁面处温度梯度增加;(2)湍流自然对流的速度脉动强度、温度脉动强度、雷诺应力和湍流热通量随Pr数增加而降低,热通量在高温壁面侧会出现负值;(3)湍流自然对流的脉动速度和温度分布没有特别规则的结构,但主流脉动速度与壁面呈一定夹角。     

不同大气稳定度分类法及扩散参数方案对CALPUFF模拟结果的影响及拟合湍流方案的研究

通过沿海某核电厂址在不同大气稳定度条件下开展的示踪试验，验证了CALPUFF模式中三种大气扩散参数方案在不同大气稳定度条件下的数值模拟效果。研究结果表明，实测湍流方案的模拟效果受大气稳定度分类结果的影响较小，综合评估结果最好。在模式模拟大气稳定度分类结果和基于气象塔实测数据的大气稳定度分类结果一致的条件下，微气象方案模拟结果略差于实测湍流方案模拟，好于PG方案。在环评重点关注的不利天气条件下，采用微气象方案或PG方案的模拟结果可能会与实际浓度分布结果有偏差。为了解决长期实测湍流数据不易获取的问题，将用于大气稳定度分类的气象塔实测数据及对应时段的湍流观测资料进行拟合，构造出各大气稳定度条件下湍流脉动标准差方程。统计结果表明，结合了大气稳定度指标的拟合湍流方案模拟效果良好，对于提高核电厂大气扩散模拟效果具有一定的实用意义。     

温度梯度驱动托卡马克边缘湍流中的密度梯度效应

把密度梯度驱动效应引入到温度梯度驱动的托卡马克边缘湍流模型当中来,在磁流体力学基础上建立了新的湍流理论,研究了这种湍流过程的物理机制,阐明了密度梯度在线性和非线性发展阶段所起的作用,并指出了它对湍流饱和的贡献,导出了静电势和密度涨落的饱和水平以及相应的粒子扩散系数。这些理论结果都与TEXT装置上的实验相符合。     

温度梯度驱动托卡马克边缘湍流中的密度梯度效应

把密度梯度驱动效应引入到温度梯度驱动的托卡马克边缘湍流模型当中来,在磁流体力学基础上建立了新的湍流理论,研究了这种湍流过程的物理机制,阐明了密度梯度在线性和非线性发展阶段所起的作用,并指出了它对湍流饱和的贡献,导出了静电势和密度涨落的饱和水平以及相应的粒子扩散系数。这些理论结果都与TEXT装置上的实验相符合。     

计算室外大气中氡浓度的模型

本文将中尺度气象模式MM5和氡（^220Rn）在大气中的垂直湍流扩散模型相结合，模拟计算了2003年10月1日0时至31日0时笔者实验室所在地室外大气中的氡浓度，该计算过程每1小时给出一个氡浓度计算值。计算值序列与同时期的测量值序列之间的相关系数为0．76；统计结果还表明，计算结果很好地再现了氡浓度的日变化规律和氡浓度随风向的分布规律。     

温度层结下建筑物群周围流场影响的数值模拟研究

采用RNG k-ε湍流模型模拟温度层结下建筑物群对流场结构的影响,并用风洞实验结果对模拟结果进行验证分析。结果表明:CFD 模拟结果与Yassin风洞实验结果能较好地吻合,稳定层结建筑尾流区范围内速度和湍流动能减小。通过对稳定、中性和不稳定条件下模拟结果的比较分析,确定了温度层结对规则建筑物矩阵中流动的影响。同时,温度层结对矩阵中街谷涡旋强度和纵向速度垂直分布有着显著影响,特别是当大气处于稳定条件时,建筑物对速度的衰减作用较为明显。     

核爆产物140Ba在大气中传输的理论分析

文章阐述核爆产物¹⁴⁰Ba在大气中传输的分析方法。从伊藤随机微分方程出发，得出解马尔可夫过程的福克 普朗克方程，证明了欧拉对流扩散方程和拉格朗日随机蒙特卡罗方法具有等价性。研究了放射性核素在大气中传输时湍流的参数化处理，包括沿水平方向和垂直方向的扩散系数、摩擦速度及Monin-Obukhof长度等。分析了²³⁹Pu裂变时各种核素衰变到¹⁴⁰Ba的衰变链及裂变产额。通过解衰变链方程，定出1ktTNT当量钚弹爆炸时产生的¹⁴⁰Ba放射性活度的时间分布源。在考虑了一个具体的地形分布和气象数据影响的情况下，计算给出了¹⁴⁰Ba在大气中放射性活度体密度随空间和时间变化的等值线图。     

G类稳定度在PAVAN软件计算内陆厂址大气弥散因子应用中的探讨

本文探讨了在获取气象数据三维联合频率时,使用美国核管会导则RG 1.23中提供的大气稳定度划分方法,即包括G类极端稳定度,对PAVAN程序计算静风频率较高、平均风速较小的内陆厂址大气弥散因子的影响。分析表明,与采用HAD 101/02根据温度梯度和风速确定的大气稳定度的方法获取的计算输入相比,该方法处理计算输入,得到的大气弥散因子约减小了1/2。由于RG 1.23大气稳定度划分方法对于稳定类天气的划分更加精细,在利用PAVAN软件计算时,可充分考虑到小风情况下的风摆效应,得到适当保守且较为适用于内陆厂址条件的大气弥散因子。     

基于风洞实验的丘陵下垫面气溶胶大气扩散特性研究

核电厂正常运行或发生核事故时，会向大气释放一定量的放射性气溶胶，研究气溶胶在复杂下垫面的大气扩散特性对实现气载流出物辐射影响的准确评价具有重要意义。高斯烟羽或烟团模型被广泛用于大气扩散评价中，模型中的扩散参数描述了气溶胶受湍流作用扩散的强弱，需要针对不同的地形如平坦、丘陵下垫面进行校正。本文针对典型下垫面开展了气溶胶大气扩散风洞实验，采用激光粒子图像扩散参数估计方法，针对释放源高度不同的多组工况，统计分析了竖直截面内高分辨率的气溶胶浓度，根据高斯分布估计了下风向烟羽的上下边界及垂直方向扩散参数。结果表明：烟羽经过山体会出现整体抬升现象，这将导致山体后近地表浓度有所下降；烟羽经过山体前后出现浓度中心线两侧浓度分布不均现象，远离山体烟羽轨迹回归类高斯分布；释放源高度小于山体1/2高度的烟羽经过山体后轨迹趋于一致。高斯模型在丘陵下垫面适用度有限。     

深部矿床物质向地表迁移的方式

薄膜离子地球化学场是关于深部矿床成分的信息源。薄膜水中的物质可在温度梯度、电位梯度、浓度梯度和压力梯度的作用下向地表迁移,并在深部矿床于地表的垂直投影部位形成次生扩散地球化学场。实践证明,通过这种次生扩散地球化学场可预测深部矿床。     

场协同理论在平行通道内的数值验证

利用SIMPLE算法对两平行平板之间有凸台的湍流回流流动换热进行了数值模拟。计算采用κ-ε两方程紊流模型,对固体区域利用区域扩充法使流场在几何上规则化,对阶梯型凸台边界用壁面函数法进行了特别处理。在入口处流体Re=10000时,数值计算得出了7组不同凸台高度相对应的流场和温度场。结果表明：平行通道表面总换热量以及换热Nu随流体速度与温度梯度矢量夹角的减小而增大．验证了基于二维边界层流提出的场协同理论同样适用于复杂的湍流回流流动。     

核事故早期应急响应的预报模式及其设计方案

风场预报和烟羽浓度预测是核事故早期应急响应放射性后果评价系统的主要内容。基于将风场预报和烟羽浓度预测作为一个系统的考虑,介绍用于核事故早期应急响应的预报模式和设计方案。风场预报,以质量守恒的风场诊断模式提供的三维风场为初始场,采用非静力平衡、完全可压缩的大气动力学模式。烟羽浓度预测,采用粒子随机游走大气扩散模式,该模式所依赖的平均风速和湍流脉动参数均来自非静力平衡、完全可压缩的大气动力学模式。     

长江中游丘陵地区的大气扩散实验研究

本文介绍了1979年6月—1980年12月在长江中游丘陵地区进行的一组大气扩散示踪实验的主要结果。描述了实验场址风场与温度场的特征,给出了由实验测定的大气稳定度分类,水平和垂直扩散参数以及各个方位的年均扩散因子。     

垂直向上窄间隙矩形通道内单相流动特性实验研究

以垂直向上窄间隙矩形通道为研究对象,开展了恒热流密度加热条件下的单相流动特性实验研究。根据测量的温度、流量、压降和热流密度,获得一定工况范围内层流、过渡流和湍流流动的非等温摩擦系数实验数据,并基于这些实验数据对现有的预测关系式进行了对比评价。结果表明,由Kays和Clark提出的层流等温摩擦系数关系式以及由Blasius、Techo、Moody提出的湍流等温摩擦系数关系式的预测结果均与相应的实验结果具有较好的一致性。      

地面放射性异常引起电离层扰动的计算研究

地面的放射性主要来源于空间辐射、地壳放射性元素衰变和人工核活动等,地面放射性可引起地表电场的变化,地表电场变化的区域和强度达到一定的条件后可引起电离层的扰动。基于LAIC电场机制假设,本文从地面放射性引起空气电离开始推导地表大气电导率变化、地面垂直电场至电离层底部传导过程,根据临界电场理论计算地面大气垂直电场、大气附加电流密度以及电离层准静态电场的电势分布,最后通过格林函数法求解得到电离层中水平电场的分布。建立了基于地面放射性活度的地表大气电导率公式,改进了地表异常电场传播到电离层的计算过程,给出了电离层电场扰动的计算公式。利用氡和地面电场仪的实例观测数据对地面放射性异常引起的电离层扰动的计算过程进行了验证,理论计算得到的地面电场和电离层扰动的结果与实际测量结果基本一致。     

我国不同时间尺度的大气降水氧同位素与气温的相关性分析

大气降水中的同位素组分与年平均气温之间的相关关系为古气候研究提供了独特的方法,其中,区域多年平均δ18O与平均气温之间相关关系以及特定地区年平均δ18O与气温之间相关关系是古气候重建研究的一种独特方法.本文以我国大气降水同位素监测数据(1985-2002)为基础,对单个站点、多个站点进行月尺度和年际尺度的δ18O与气温相关分析.研究结果表明:大致以34°-36°N以北降水δ18O与气温呈正相关关系,在季节性时间尺度上,中国北方大气降水δ18O的温梯度约为0.34‰C-1;在年际或更长时间尺度上,δ18O温度梯度为0.52‰℃-1.     

GaAs晶体位错缺陷的同步X光透射形貌研究

利用同步X光透射形貌技术,研究了液封直拉（LEC）、水平布里支曼（HB）、垂直梯度凝固（VGF）三种生长技术制备的Φ2"晶片的位错缺陷。发现LEC晶体中缺陷明显高于HB、VGF晶体,VGF缺陷缺陷最低,HB晶体居于两之间。结合生长界面温度梯度和杂质掺入水平,讨论了位错分布差异的原因。     

田湾核电厂复杂地形对流动和扩散影响的风洞实验研究(英文)

通过风洞模拟实验研究复杂地形山体对流动和扩散的影响。实验以厂址为中心,应用 X 型热线探头探测了不同风向下的平均流和湍流结构。对山体尾流中最大平均速度扰动和湍流强度扰动的衰减规律以及山体尾流结构进行了分析。用示踪扩散实验法研究复杂地形污染物浓度分布和扩散特征。根据实验结果建立了估算复杂地形扩散参数的经验方法,并经其它厂址数据所验证。给出了一个估算复杂地形大气扩散的计算模式,该模式预测结果与现场实验数据相吻合。