大容积密闭容器背压法漏率检测关键技术研究

围绕容积为10⁴cm³量级的密闭容器开展背压法漏率检测关键技术研究,分析了压氦压力、压氦时间、容器内外壁气体解吸附等因素对实验结果的影响机制,建立了一套可用于大容积密闭容器的背压法检漏流程。理论和实验研究结果表明,将背压法用于预制漏率为10^-6Pa·m³/s量级的大容积密闭容器的漏率检测是可行的。随着漏孔漏率的降低(低于10^-7Pa·m³/s量级),试验件的最低可检漏率也将逐渐低于氦质谱检漏仪的有效检测漏率,而由于被检对象的本底漏率值无法提前获知,将造成将背压法用于更低漏率的大容积密闭容器的漏率测试结果误差极大地增加。相关研究结果对于大容积密闭容器的漏率检测具有一定的理论指导价值。     

氦质谱检漏仪背压检漏标准剖析及非标漏率计算程序

本文叙述了对密封器件进行氦质谱检漏仪背压检漏的步骤.在此基础上,从真空技术的基本原理出发,分析给出了测量漏率R与等效标准漏率L的关系式,指出无法得到L的解析表达式以及为避免由R求L时出现双值,L不应超过其极大值点,用数值计算和曲线拟合的方法给出了L极大值点的拟合公式;介绍了GB/T 2423.23规定的查表法和诺模图计算法,指出了其表5中的个别数据错误,给出了不同有效容积V下去除压力后到检测漏率之间的停留时间t2对R的衰减因子曲线簇,提出据此灵活确定最大t2的优点;介绍了GJB128A,GJB360A,GJB548A规定的固定法和灵活法,给出了与固定法所规定的R的拒收极限相对应的L和严酷等级,指出固定法不适合需要高气密等级的场合及不应混淆R与L的界线,给出了与灵活法所规定的L的拒收规范值相对应的严酷等级,指出对于不同V值严酷等级从几十到上千,显得很不规范;介绍了R-L关系曲线法,该方法在V、加压压力PE、加压时间t1以及t2不变的情况下,预先给出R-L关系曲线,检漏操作人员可用此曲线由R反查出L;提出由R求L完全可以由计算机采用优选法快速、可靠搜索出来.     

检漏容器的密封性能对航天器总漏率测试的影响研究

采用非真空氦质谱累积法进行航天器密封系统的总漏率测试时,需要检漏容器对密封系统泄漏出的氦气进行收集。本文通过理论分析,并用正压氦漏孔模拟航天器密封系统的泄漏进行试验验证,得出了检漏容器的密封性能对航天器密封系统总漏率测试的影响,为检漏容器的泄漏给出了建议指标。     

复杂结构的大容器氦质谱检漏技术

叙述了复杂结构的大型真空容器氦质谱检漏应用技术 ,分析了其中存在的问题。提出应设置合适的检漏系统、适当降低检漏速度及对复杂部位进行局部检漏等方法     

氦质谱背压检漏方法研究

阐述了氦质谱背压检漏的特点及目前存在的问题,在此基础上提出了改进建议。深入探讨了预充氦背压法测得的测量漏率与等效标准漏率的关系,指出预充氦背压法可用于检测压氦背压法检测不到的小漏孔,给出了等效标准漏率对测量漏率具有的双值均在分子流范围时的鉴别方法。     

氦质谱非真空积累检漏法待测时间研究北大核心CSCD

以Fluent的CFD仿真为手段,通过考查放样气体在某收集室内强迫对流的分布规律,来优化氦质谱非真空累积检漏法的待测时间。研究结果表明:该收集室在自带风机的作用下230 s内即达到了氦气的空间浓度分布小于3%的要求;建议该收集室的待测时间调整为5 min。本文的结论可以为氦质谱非真空累积检漏法的具体实施提供一定的技术支撑。     

基于大、中容量容器容积变化的分析与研究

通过对大、中容量容器容积变化进行探讨,分析了大、中容量容器计量石油产品的流程,提出了引起大、中容量容器容积变化的主要原因:载重、压力、温度和变形,并对容积变化产生的影响进行总结。通过对这些因素进行认真分析,可有效地制定修正措施,进而将整个测量过程中的误差尤其容积变化引起的计量误差减至最少,进一步提高计量交接的准确度和存储、运输的安全性。     

基于质谱分析的航天器工质原位检漏技术研究北大核心CSCD

航天器推进系统、热控系统、环控系统及流体回路系统有严格的泄漏指标要求,基于质谱分析的检漏方法存在本底信号干扰及重复性较差等难点,建立了工质原位检漏方法的理论模型,分析了质谱室直接进样与分流进样的特点,确定了分流进样的技术方案;通过试验,获得了大气环境取样条件下质谱室工作压力与本底信号的关系;同时,通过氦气、氪气、氙气等标准漏孔重复性试验获得了工质气体校准系数与本底信号的关系,并验证了系统检漏灵敏度满足航天器检漏要求。     

一种用于核工业的氦质谱检漏装置控制系统北大核心CSCD

氦质谱检漏装置主要用于生产线上核燃料组件制造过程中燃料棒的检漏测试。该装置的控制系统采用ABB公司的AC500系列PLC,监控系统采用杰控Fame View组态软件,实现了燃料棒氦质谱自动检漏测试。在测试过程中,解决了节拍控制、可靠性控制、检漏控制、扫描控制等关键技术问题。实际应用表明,该系统安全可靠,能确保有效和有序地组织批量生产,降低工作人员的劳动强度,取得了较好的经济和社会效益。     

破片撞击充液容器引起的液体喷溅特性研究EI北大核心CSCD

为研究破片撞击充液容器引起的液体喷溅特性,开展了液压水锤及液体瞬态喷溅试验,并利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对该过程进行数值模拟。验证仿真模型的正确性后,研究了液体喷溅特性及破片撞击速度对其的影响。结果表明:主喷溅阶段空泡溃灭所产生的压力远大于低频脉动阶段,而在低频脉动阶段,空泡会反复膨胀与收缩,故低频脉动阶段的压力脉冲持续时间长于主喷溅阶段;空泡溃灭是液体射流产生的直接原因。喷溅流量与侵彻孔处液体压力、侵彻孔附近的液体质量有关;液体射流初始喷溅速度不仅与侵彻孔处液体压力有关,还与侵彻孔附近液体的运动速度有关。     

过冷大水滴撞击结冰特性实验研究北大核心CSCD

对过冷大水滴(Supercooled large droplets,SLD)在不同粒径、过冷度、撞击速度及壁面温度下的撞击结冰特性进行了实验研究。设计了一套SLD发生装置,通过高速摄像机记录SLD撞击结冰过程,分析了各因素对SLD撞击结冰特性及冻结时间的影响。实验结果表明:SLD撞击壁面后呈现出摊开-回缩后结冰、摊开-回缩时结冰和摊开的过程中结冰3种典型结冰特性,水滴的过冷度及壁面温度对SLD的结冰特性具有显著的影响;SLD撞击后的冻结时间随着水滴直径的减小、过冷度的降低、撞击速度的增加和壁面温度的降低而减小。     

大跨径斜拉桥横向合理抗震体系研究EI北大核心CSCD

为探究地震作用下斜拉桥横向合理抗震体系。以一座大跨径斜拉桥为例,提出了3种横向抗震体系布置,即横向全限位体系、横向滑动体系以及横向布置钢阻尼器的减隔震体系,建立非线性动力有限元模型,并采用非线性时程法对这3种抗震体系的横向地震响应进行了对比分析。结果表明:大跨径斜拉桥横向采用减隔震体系可以很好地控制结构的横向内力和变形,减隔震效果较好;在此基础上,继续研究了此体系钢阻尼器布置在主塔处、主塔和过渡墩处、主塔和过渡墩及辅助墩处3种布置方案下结构的横向地震响应规律,从中选择最优布置,并进一步对其布置参数进行分析。结果表明:大跨径斜拉桥横向在主塔和过渡墩处设置钢阻尼器,辅助墩处设滑动支座,且主塔和过渡墩处的钢阻尼器屈服强度之比为0.6~1.2时,结构横向抗震性能最优。该研究关于斜拉桥横向抗震设计的研究方法、体系布置方案,可为实际斜拉桥横向抗震体系的设计提供参考。     

大跨悬索桥结构阻尼的风速依赖特性研究EI北大核心CSCD

针对大跨悬索桥的模态阻尼的风速依赖特性还未被深入探究的问题,以西堠门大桥健康监测系统获取的加劲梁加速度时程序列为分析对象,采用自然环境激励技术与特征系统实现算法相结合的方法(NExT‑ERA),识别了西堠门大桥在七组风速下共3015组模态频率和模态阻尼比,重点分析了结构模态阻尼比的风速依赖特征、概型分布及其置信区间,探讨了大跨悬索桥模态阻尼的统计参数随风速的变化规律。研究发现:不同风速下西堠门大桥横向振动阻尼比均在1.0%以上,但特定风速下结构竖向和扭转振动阻尼在95%保证率的最小值分别为0.2%和0.3%;风速的变化对大跨悬索桥模态阻尼比的大小和波动程度均会产生显著影响,相同风速条件下,结构扭转和横向模态阻尼的均值和方差均明显大于竖向阻尼;随着风速的增大,竖向阻尼的均值和方差逐渐增大,扭转阻尼的均值和方差略有减小,但横向阻尼变化不大;不同风速条件下结构3个方向的模态阻尼比均服从广义极值分布,但风速会影响结构竖向和扭转振型阻尼的概型分布的拖尾性质。     

基于声学虹吸效应的水下低频大宽带吸声机理研究EI北大核心CSCD

利用有限元软件COMSOL建立了薄板型超材料的仿真模型,在声学虹吸效应基础上研究了其低频大宽带吸声机理。通过探究在声学虹吸效应作用下压差声汇机理、声阻抗匹配机理及负动态等效密度机理,验证了该超材料的低频大宽带吸声性能;讨论了面积比、薄板厚度和质量块高度等参数变化对于薄板型超材料的吸声性能影响。结果表明:当一定频率的平面波入射该超材料时,会在元胞某一位置处发生共振,具有最大的吸声量,在不同面积比的情况下,该超材料仍然具有较为匹配的声阻抗,几乎所有入射能量可以被迫流向这种谐振元胞,增强元胞振动,使之仍然保持良好的吸声效果;当薄板厚度变小或者质量块高度变大时,吸声系数的峰值频率会向低频移动。最后,通过合理设计优化薄板型超材料的各项参数实现了水下100-500 Hz的低频大宽带吸声。     

基于四极质谱计质量歧视效应修正的材料CxHy放气率测试方法研究北大核心CSCD

材料的碳氢化合物分放气率直接关系到精密仪器的稳定性、可靠性及寿命,分放气率的测量通过四极质谱计(QMS)测量的真空分压力计算得到。然而,QMS存在的质量歧视效应导致了大质量数离子的测量灵敏度降低,从而影响碳氢化合物分放气率的测量准确度。针对该问题,文章对小孔流导法分放气率测量装置进行了优化改进,并提出了一种利用十二烷修正QMS质量歧视效应的方法。为验证方法的有效性,对两台QMS的质量歧视效应进行了修正,并选取聚四氟乙烯(PTFE)、氟橡胶(FKM)样品,测试了不同时刻碳氢化合物的放气率,结果表明,文章所提方法可以有效地降低QMS的质量歧视效应,另外,通过质量歧视修正后的碳氢化合物放气率较未修正时有明显上升,其中PTFE样品CxHy-1、CxHy-2放气率分别上升19.78%、123.83%,FKM样品CxHy-1、CxHy-2放气率分别上升31.91%、155.22%。     

上游切角倒角小间距比串列方柱大涡模拟研究EI北大核心CSCD

串列双方柱在小间距比情况下会存在一定的遮挡效应,而上游方柱角部形状改变对其遮挡效应的影响有待以进一步明晰。以间距比(方柱中心距与边长的比值)为2.0的串列双方柱为对象,分别对标准方柱、上游方柱切角和倒角处理(角部变化率10%)3种工况,进行了非定常绕流大涡模拟研究。数值模拟中采用均匀平滑流场,不考虑来流紊流,以来流平均风速和方柱边长定义的雷诺数为22 000。通过串列标准方柱大涡模拟结果与文献试验结果的对比,验证了该方法及参数设置的有效性;详细对比分析了方柱的平均、脉动气动力系数和风压系数分布等,对上下游方柱周边测点的脉动风速谱进行了对比分析,还结合方柱周边的时均和瞬态流场进行了机理分析。结果表明,上游方柱切角、倒角改变了流动分离点,剪切流扩散角变小,分离涡更贴近壁面,影响了下游方柱的流动再附,减弱了方柱平均与脉动风荷载,其中上游方柱切角处理更为显著地降低了流向平均风荷载,而倒角处理则表现为减弱横风向脉动风荷载。     

大悬挑结构抗风拉索弹簧-阻尼减振支座性能试验与风振控制研究EI北大核心CSCD

为提高大悬挑结构的抗风性能,提出将圆柱螺旋弹簧与筒式黏滞阻尼器相结合设计形成弹簧-阻尼减振支座,并将其布置在柱顶与拉索配合起到竖向减振的作用。对该弹簧-阻尼减振支座的力学性能进行试验研究,依次开展了轴向刚度与低周往复加载试验共计61种工况,探究了静位移、位移幅值与加载频率对支座力学性能的影响,并基于有限元软件对安装弹簧-阻尼减振支座前后的体育场结构进行风振动力响应分析。结果表明:支座的轴向刚度随加载等级的增加而增大;支座的滞回耗能性能随位移幅值的增加而增大,等效阻尼比和等效刚度则随位移幅值的增大而减小;与支座性能随位移幅值的变化情况相比,其力学性能随加载频率的变化幅度更小,各个区段变化范围均小于±10%;静位移对支座的滞回耗能性能、等效刚度和等效阻尼比影响较小。弹簧-阻尼减振支座对大悬挑结构的风振响应具有显著的控制效果,最大达92.16%,平均38.79%。