Rayleigh-Taylor不稳定性的MPS数值模拟

移动粒子半隐式法(MPS法)是一种适用于不可压缩流体流动计算的无网格粒子法,它采用完全的拉格朗日描述定义流体的运动,将流体离散为可移动的粒子,流体控制微分方程转化为粒子间的相互作用。本文采用MPS法对Rayleigh-Taylor不稳定性进行了二维数值模拟。结果表明,在不稳定性发展的前期阶段,当扰动振幅远远小于扰动波长时,流体界面的小扰动具有指数增长形式,与经典的线性理论分析结果一致。非线性发展阶段,所得到的气泡和尖钉的部分特征与实验结果相吻合。     

LEVEL SET输运方程的求解方法及其对气-液两相流运动界面数值模拟的影响

用数值模拟方法来研究气-液两相流动与传热现象是当今多相流领域的一个热门课题。由于两相流固有的复杂性,气-液两相流界面迁移现象的数值模拟一直是两相流研究中的一大难点。本文介绍了捕捉气-液两相流相界面运动的水平集方法(Level Set)及其研究进展,介绍了求解Level Set输运方程的3种方法,即一般差分格式、Superbee-TVD格式和Runge-Kutta法-5阶WENO组合格式。结合主流场的求解,分别用这3种方法对4种典型相界面在5种流场中的迁移特性进行了模拟计算,并对计算结果进行了比较和分析。结果表明,Runge-Kutta法-5阶WENO组合格式求解LevelSet输运方程的效果最好,在以后的计算中将主要采用这种组合格式来进行气-液相界面输运方程的求解。     

数值模拟Rayleigh-Taylor不稳定性中不同介质界面的处理方法

在 Rayleigh-Taylor 不稳定性的数值模拟中,以往的方法局限于密度不同的单种介质或绝热指数相同的两种介质问题,在计算绝热指数不同介质间界面的扰动时,界面上的物理量会出现非物理跳动。为此,采用在 Level Set 方法基础上引入 Front Tracking 方法的思想,即在界面上强制加入接触间断边界条件,从而避免了界面上参数的非物理振荡。另外,用三维程序 TVD/AC 对单波和多波扰动下 Rayleigh-Taylor 不稳定性的发展进行了计算,得到了扰动随时间发展的图像。     

射线检测不清晰度评估方法的数值模拟分析

不清晰度是评价射线检测图像质量的一个重要指标,尤其是对于数字射线检测技术而言;在射线检测实际应用中,不清晰度值通常用双线型像质计来测量,但现行技术标准所规定的测量方法还有待进一步明确或完善。为探究双线型像质计的使用原理、双线型像质计影像与不清晰度间的关联,构建了双线型像质计与刀口工具的射线成像模型,利用数值模拟方法获取了特定射线源特性、透照布置所对应的两种测试工具的响应,然后进行了不清晰度的测量与对比分析。结果表明,由于射线源焦点强度分布的不同,特定不清晰度值下双线型像质计影像的可识别程度会有所不同,但基本上可使用双线型像质计响应曲线的20%调制度作为分限能力的定量判据。     

一种稳定性增强及高精度数值方法在RELAP5中的实现与评价

在计算稳定性的改进方面,修正RELAP5程序中的虚拟质量力(Virtual mass force)形式,同时添加了新的界面压力项(Interface pressure);在计算精度的改进方面,采用具有总变差减小(Total variation diminish,TVD)特点的高精度通量限制器(Flux limiter)方法取代RELAP5程序原本的一阶迎风方法来离散质量和能量守恒方程中的对流项。在模拟水平管道内空泡份额微扰随时间发展的数值实验中,相比改进前的RELAP5,改进后的RELAP5计算得到的微扰幅度并未增长;在模拟液相沉降的数值实验中,改进前的RELAP5程序计算得到了不真实的空泡份额分布,而改进后的RELAP5在不同的网格数量下能够得到收敛的稳定解。对Ransom水龙头数值实验和Marviken CFT 15大破口喷放实验的计算表明,改进后的具有二阶TVD格式的RELAP5程序能够得到更接近实验数据的计算结果。     

球体表面强制对流膜态沸腾换热的数值模拟

使用改进后的流体体积法(VOF)追踪汽液自由界面,开发了用于计算带相变的自由界面问题的基于适体坐标的计算流体力学(CFD)程序,对球体表面强制对流膜态沸腾换热进行了数值模拟.将数值模拟结果与实验关联式进行了对比.结果表明,数值计算较好地模拟了球体表面强制对流膜态沸腾的物理过程.     

基于扩散界面法的较大气泡上升过程数值模拟

基于扩散界面法和有限元法,对较大气泡在上升阶段的形态和速度进行了模拟,结果与实验吻合较好,说明该方法能准确地模拟气泡的运动特性。利用该模型,对初始直径不同的较大气泡上升过程中的形态、速度和振荡随时间变化的规律进行了分析。并分析了14mm直径的气泡在不同尺寸通道中上升过程的形态、速度的变化规律。结果表明:气泡的稳定形态随着气泡初始直径的增大由椭球形变为球帽形,且达到稳定形状的时间更长。气泡初始直径越大,气泡的顶端速度越快,并稍有波动。而气泡的底端速度开始快速增大使气泡向内凹陷,随后回落并在气泡顶端速度上下振荡。气泡上升通道越窄,气泡达到稳定形态的时间越长,顶端速度越小,气泡的高宽比越大。     

海洋γ谱连续监测方法模拟

通过蒙特卡罗程序MCNP(Monte Carlo N Particle Transport Code)建立了海洋γ谱连续监测的测量模型,模拟计算不同能量γ射线在海水中的衰减情况和有效探测距离。根据我国近岸海域海水中天然放射性核素活性浓度,模拟得到不同晶体尺寸NaI探测器连续监测的本底谱,分析能量分辨率对全能峰本底计数率的影响并探讨了影响NaI探测器能量分辨率的因素。最后针对我国核电厂周围海域中重点关注的人工放射性核素,并假设不同尺寸NaI晶体在能量662 keV处分辨率保持7.0%不变的条件下,分别计算了不同尺寸NaI晶体探测器在海洋γ谱连续监测中的探测效率、本底计数率和最小可探测活性浓度等技术参数。模拟结果为海洋或其它水体中γ谱连续监测方法的应用提供技术参考。     

利用MOCA程序模拟PGNAA技术探测地雷的方法

利用MOCA程序设计地雷探测装置,并模拟瞬发γ中子活化分析(prompt gamma neutron activation analysis,PGNAA)技术探测地雷过程.采用东北师范大学NG-9型中子发生器为中子源,研究其内部绝缘材料(聚酰亚胺等)对中子能量分布的影响.在此基础上设计并优化装置,确定钨、碳化钨、钨+含...     

快点火物理及其对数值模拟的要求

快点火(fast ignition)是一种新的惯性约束聚交点火方式。实验和理论研究表明其点火环节是非常复杂和困难的问题。研究快点火需要深入地进行数值模拟。报告主要从分析物理出发,探讨快点火对数值模拟的要求,同时结合实际情况进行讨论。快点火主要包括三个过程,即内爆预压缩、超强激光在次临界等离子体中和在超临界密度等离子体中的传播(成道和打洞)、超热电子的产生及其在介质,特别是稠密介质中的传输和高温点火区的形成。研究认为:研究预压缩不仅需要一维、二维,而且需要三维激光靶耦合总体程序;超热电子需要包括电磁场的Fokker-Planck方程描述;点火过程的等离子体流体力学则需要考虑电子、离子双流运动方程,而且应包括电磁场。PIC程序可用来研究局部的细节,并提供上述方程所需要的参数。此外,报告还简述了近两年来的快点火实验和一些国家的未来的计划。     

斜激波与物质界面相互作用的数值模拟

利用多介质PPM方法研究了斜激波与物质交界面的相互作用。采用与体积分数耦合的Euler方程组作为计算模型,用双波近似来求解一般刚性气体状态方程Riemann问题,通过体积分数的计算来获得界面的位置,在整个流场采用统一的高阶PPM格式进行计算。文中对斜激波与不同物质界面相互作用进行了数值模拟,并给出了交界面上由于斜压效应产生的涡列的演化过程,特别是强斜激波与不同物质界面的相互作用情况。     

高通量工程试验堆(HFETR)运行管理

介绍了 HFETR运行室在多年的实践工作中，不断总结经验,形成了在反应堆运行、维修、人员培训及事件管理等方面的工作方法。在全室职工的不懈努力下,保证了反应堆的安全运行,圆满完成了运行实验任务。     

可压缩与不可压缩流体中Rayleigh-Taylor不稳定性的比较

对比研究了可压缩与不可压缩流体的Rayleigh-Taylor不稳定性小扰动阶段的增长速率,其中可压缩流体的状态方程为压力是密度的任意单值函数。研究表明:在相同密度分布条件下,可压缩流体的界面扰动增长速率总是比相应的不可压缩流体的界面增长率大,其相对增长率D随扰动波长的增加而增大,也随两种介质的声速减少而增大,在长波和易压缩流体中,D值可达0.8以上。因此,在某些条件下,流体可压缩性对R-T不稳定性的影响是不能忽略的。     

解二维非平衡辐射输运方程的两种分裂网格数值方法

讨论非矩形网格辐射输运方程的数值解法。对任意四边形网格,给出两种分裂网格数值方法:特征线积分和子网格平衡方法。并给出矩形网格和任意四边形网格两种方法的数值计算例子,且与Sn菱形格式计算结果进行比较,对方法作出评价。     

在束流输运网络中强流离子束的复杂性及其控制研究进展

讨论了在束流输运网络中强流离子束在国防与民用等许多方面极其重要的应用潜力和诱人的发展前景。指出在束流输运网络中强流离子束形成的束晕-混沌的复杂性已经成为强流离子束应用中的关键问题之一;必须深入研究这类束晕-混沌的复杂特性及其产生的物理机制,并实现对束晕-混沌的有效控制。考虑到这是一个特殊的复杂的时空混沌的控制问题,解决这一难题已经成为强流离子束涉及的高科技领域、非线性-复杂性科学及复杂网络交叉领域中极富挑战性的一个新课题。最后,对上述课题当前的最新进展进行了评论,指出了该课题今后的研究方向。     

分光光度法测定高放废液中的铀

样品用2.0mol/L HNO3调节酸度,通过CL-TBP萃淋树脂分离柱(长为70mm;外径10mm;流速1.5~2.0mL/min),用15mL1.0mol/L HNO3淋洗杂质,再用15mL蒸馏水洗脱树脂上吸附的U[Ⅵ],分离纯化后的样品用分光光度法测定铀的含量。采用0.05%偶氮胂Ⅲ为显色剂,0.4mol/L氯乙酸-0.4mol/L氯乙酸钠为缓冲剂,在λ=652nm处测量吸光度。模拟样品的相对标准偏差为1.5%,回收率为97%~101%。高放废液样品的RSD为3%,重加回收率为102%。     

塑料微球高压充氢工艺

叙述了微球高压充氢原理及聚苯乙烯塑料微球高压充氢系统,该系统可充入压力高达 1.0×108 Pa,并且利用调节液氦流速来控制系统温度。实验研究了高压氢气在低温下的相变行为及球壳材料的低温形变。     

ECR离子源实验台测试方法

介绍了ECR离子源实验台的工作原理和结构。总结了研制过程中单个主要部件参数的测试方法及在一定的束流和束斑直径情况下,综合参数的测试方法,并给出了理想的测试数据。提出了放电室中的等离子体密度、准确的氢气流量等参数还无法在运行中测试等问题和解决的办法。     

IDR干法回收装置的设计、安装及调试

介绍了IDR工艺过程中产生的高氟物料回收装置的设计思路、回收试验方案和回收装置的安装、调试。研制的回收装置的IDR工艺流程短,自动化程度高,产品质量稳定,满足高氟物料的回收要求。