核电厂蒸汽管道中高速运动水团冲击研究

高压蒸汽作用下,核电站管道系统中凝结产生的水团可以对系统中的非连续部位造成强烈的冲击,使之损坏或者丧失功能,从而给核电站的安全运行带来较大威胁。针对高速运动水团对管端弯头的冲击问题,考虑水团在弯头处的高维动力学特性,建立了单个水团的冲击动力学模型,分别运用欧拉方法和四阶龙格-库塔方法对模型进行了数值求解。为了验证模型的有效性,特别是弯头反作用力的计算方法,模拟了不同工况下的高速水团冲击问题,并将模拟结果与文献中的实验结果以及其他模型数值结果进行了对比。对比结果表明,不论是冲击力幅值,还是冲击压力时程曲线,本文模型所得结果都与实验结果高度吻合,并且优于已有模型结果,这也证明了所提出的弯头反作用力计算方法的合理性。另外,当时间步长较小时,数值积分算法对结果没有显著的影响。     

嵌入式传感器节点设计及其应用

针对现有物联网应用中传感器节点的设计存在大量重复开发、扩展能力不强等不足,以高性能的STM32微处理器和uC／OS-11嵌入式实时操作系统为核心,采用Zigbee无线通信技术,设计了一种具有高扩展能力的通用嵌入式传感器节点。该传感器节点提供多样化的传感器和外扩功能接口,方便各种传感器的连接和功能的扩展。在uC／OS-11嵌入式实时操作系统的支持下可快速搭建面向物联网研究和应用的专用传感器节点。实际应用测试表明,节点良好地实现了高性能、低功耗、高扩展能力和复用性的设计目标,为加快物联网的开发和应用打下了良好的基础。     

空间碎片高速撞击的数值模拟方法评述

计算机数值模拟是实现空间碎片撞击效应地面模拟的重要手段之一。撞击速度增加,撞击的物理机制和效应将发生改变,计算机数值模拟方法也应随之丰富和全面。介绍了基于有网格和无网格方法的高速撞击数值模拟发展历程,并针对数值模拟中常用的有限元法和SPH法进行了分析比较,阐述了高速撞击计算机模拟中无网格法的计算优势,并提出量子力学在未来无网格法数值模拟中的可能应用。为空间碎片高速撞击更加真实可靠的数值模拟提供参考。     

基于水质水量耦合模型的湟水西宁市段生态流量计算及模拟分析

考虑未来枯水期湟水生态流量、水质将面临不稳定达标风险，提出量化计算与数值模拟相结合的方法确定满足水质水量目标的湟水西宁市段生态流量。基于实测流量、断面、污染源等现状调查及分析，采用不同频率最枯月平均值法、改进年内同频率展布法、生态水力半径法3种方法计算了湟水西宁市段生态流量，并与Tennant法的计算结果进行合理性分析比较。利用MIKE11水动力和水质模块构建了水质水量耦合模型，利用率定后的模型，以COD、NH3-N作为主要污染物指标，通过模拟不同生态流量下泄过程，分析了3种计算方法对应的下泄方案对湟水西宁市段水质的影响，优选出合理的生态流量的下泄方案，得出了满足水质水量需求的湟水西宁市段生态流量，为湟水西宁市段的水生态保护及区域水资源配置方案提供理论支撑。     

TVD格式求解对流扩散方程的最优限制器研究

为探究不同通量限制器应用于TVD(Total Variation Diminishing)格式求解对流扩散方程时的适用性，基于3种典型的TVD格式与10种常用的通量限制器，分别求解了线性对流扩散方程、非线性对流扩散方程、拟线性对流扩散方程。数值结果表明，相比于MUSCL(Monotonic Upstream-centered Scheme for Conservation Laws)和MTVDLF(Modified TVDLF)格式，采用TVDLF(TVD Lax-Friedrichs)格式时，计算结果出现了较为严重的数值耗散；对MUSCL和MTVDLF格式进行具体分析发现，关于阶跃型纯对流问题，Superbee限制器的误差最小，Minmod误差最大。关于高斯型对流扩散问题，Minmod误差最大，Woodward误差最小。而关于阶跃型对流扩散问题及Burgers方程，限制器的类型对实验结果影响并不明显。     

反应流模拟的有限体积法的比较

针对自催化反应流模型的计算,推导了基于有限体积方法的统一通量格式以及十种常用格式的具体形式,并通过数值实验比较了其数值特性。结果表明：无论是一阶精度的迎风格式和Lax-Friedrichs格式,二阶精度的二阶向前差分、Lax-Wendroff、Beam-Warming和Fromm格式还是三阶精度的QUICK格式都会引起较严重的数值耗散和数值震荡,严重降低了数值精度,而带有通量限制器的MTVDLF格式可以消除数值耗散和数值震荡,并且带有Superbee限制器的MTVDLF最适合模拟自催化反应流问题。     

滩涂资源承载力指标及评价方法研究

为寻求滩涂资源经济社会效益与自然环境协调发展的平衡点,在综合分析前人研究成果的基础上,对滩涂资源承载力的量化研究方法进行了初步探讨。围绕滩涂资源承载力的内涵,基于"驱动力!状态!影响!响应"框架模型,结合层次分析法,构建了承载力评价指标体系,确定了指标权重并对各指标进行了标准化处理,进而提出滩涂资源承载力的综合评价方法。     

土体特性对埋地管道的影响

针对管—土位移传递系数,对线性土弹簧系数Kx、Ky进行了修正。采用Goodm an单元模拟管—土接触面,不同埋深管道在管—土发生相对移动时接触面上的应力变化结果表明:管道浅埋时,管—土轴向作用刚度系数的非线性特征非常明显,随管道埋深的增加,土体非线性特征减弱;管—土轴向作用系数及横向作用系数随埋深的增加而增大;轴向土弹簧系数的非线性特征比横向土弹簧系数的非线性特征明显。     

埋地管道抗震设计参数研究

埋地管道抗震设计中管—土位移传递系数是关系到埋地管道地震灾害分析是否合理可靠的决定性因素,而剪切波波速、场地土的卓越周期、地震波入射角以及土弹簧刚度系数等相关参数的确定尤为重要。根据已有规范,并结合埋地管道地震灾害分析中的一些已有成果,分析了管—土位移传递系数及其相关参数的计算问题:管—土位移传递系数应利用相对变形理论推导出轴向及横向位移传递系数;土层剪切波速及场地特征周期可按规范GB 50011—2001中的条文选取;地震波沿管线传播时未必引起最大轴向应力,应做最不利工况分析。     

蒸汽管内运动水团对管端结构瞬态冲击研究综述

高压蒸汽作用下,核电站管道系统中因蒸汽凝结形成的水团可以对系统中的非连续部位造成强烈的冲击,使之产生破坏。自该问题提出以来,物理模型和实验研究相对丰富,然而,不论对于水团在管内的运动还是在管道非连续部位的冲击,普适的数学模型还不存在。虽然获得的实验数据已被集成于电站管道系统的设计过程,但当前的软件和模型依然无法充分模拟该复杂的气液混流与高速冲击问题。本文综述了该问题的实验研究和数学模型,通过比较指出了其中的不足之处,并提出了展望。