竖直空气射流对氦气层侵蚀行为的数值模拟

核电厂在严重事故时会有大量氢气释放到安全壳中,为研究氢气在安全壳内的分层、混合、复合等复杂现象,OECD发起了SETH-2项目。在SETH-2框架内,PANDA实验台架上进行的ST1_7_2实验利用氦气替代氢气,来模拟竖直空气射流对氢气层侵蚀的过程。本文使用CFD技术对该实验进行了数值模拟,并分析了浮升力湍流模型以及不同湍流Schmidt数对模拟结果的影响。研究结果表明：数值模拟较好地再现了实验的侵蚀过程,但射流的侵蚀速率小于实验的侵蚀速率;使用不考虑浮升力的湍流模型进行模拟的结果显示,氦气层迅速被空气射流稀释,与实验现象不符,表明在定义湍流模型时必须考虑浮升力;不同湍流Schmidt数对ST1_7_2实验的数值模拟结果存在一定影响,但影响不大。     

熔融池氧化物层自然对流的数值模拟

本文以BALI试验段为对象建模,对其中有内热源的湍流自然对流流体进行了二维数值模拟。模拟工况的瑞利数Ra高达10¹²～10¹⁵。流体的湍流运动用大涡模拟模型来捕捉。通过对下边界局部热流密度的面积加权积分,计算了三维下边界换热量。结果表明,Ra对流场、温度场与下边界局部热流密度分布均有显著影响。计算所得上下边界的Ra-Nu关系与试验结果符合较好。对不同物理机理导致的下边界热流密度分布规律进行了分析。     

系统电磁脉冲空间电荷层振荡特性数值模拟研究

对系统材料表面受到高注量X射线辐照时产生的空间电荷层振荡现象进行了数值模拟,得到了发射电子为单能、连续谱、沿轴向发射及呈余弦角度分布发射条件下的计算结果,并对计算结果进行了分析,总结给出了空间电荷层振荡特性的一般规律,给出了空间电荷层振荡问题的物理解释:空间电荷层的存在必然会存在振荡,每一个轴向电子速度值确定一个振荡频率,对应电子的份额决定振荡的幅度大小;单能电子沿轴向发射是最容易观察到空间电荷层振荡现象的情况,一旦考虑发射电子的角度分布,振荡频谱就可近似为连续谱在时域上观察不到明显的振荡现象。     

中国先进研究堆矩形通道流场数值计算分析

通过SIMPLE数值方法,编制程序,对中国先进研究堆(CARR)全流道进行流场数值模拟.采用对CARR的单个冷却剂通道进行单相水的数值传热计算,并递增地改变流道入口流速,计算获得与入口流速对应的流道速度场与温度场分布,展现其变化规律,分析入口流速对流道热工水力参数分布的影响.采用所编制的程序,对板式燃料组件构成的窄矩形通道进行数值模拟,由此来确定热工水力设计需要的一些反应堆安全参数.这些安全参数为反应堆事故监测系统提供必要的热工过程状态信息,也为CARR提供必要的数据参考.     

蒸汽流速对旋叶式汽水分离器分离性能影响的数值模拟

基于两流体模型和雷诺应力湍流模型,在不同的入口流速条件下,对旋叶式汽水分离器的分离过程进行了数值模拟,分析了蒸汽流速对不同直径液滴分离过程以及壁面附近液膜或高液滴浓度弥散层的影响规律。研究表明,蒸汽流速对分离性能的影响与液滴直径有关,当液滴直径处于某一区域时,蒸汽流速对分离性能的影响较明显,蒸汽流速越大,分离性能越好;当蒸汽流速较低时,在分离筒壁面出现液相流体累积。     

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。     

用数值模拟方法分析同轴线测量阻抗的有效性

用同轴线方法测量加速器真空室元件的纵向和横向耦合阻抗是目前加速器实验室通常采用的标准方法，该方法的有效性问题是一直被关注的问题之一。不同于文献的讨论分析，本工作用数值模拟测量阻抗过程，分析得到同轴线结构中内导体的设计参数(包括内导体的半径和双内导体的距离)对测量结果的影响。数值模拟结果表明，内导体的设计参数在一定程度上影响测量结果的准确性，但阻抗的频谱特性是真实的。     

Analysis of Adsorption Behavior of Cesium onto Quartz Using Electrical Double Layer Model

The adsorption behavior of Cs onto quartz was investigated with the use of a high performance liquid chromatograph. The surface-based distribution coefficient (K_a) of Cs onto quartz was determined in the solution of which pH ranged from 6 to 11 and ionic strength from 10^?3 M to 10^?1 M. The K_a values were found to increase with increasing pH and with decreasing ionic strength. The obtained data were successfully analyzed by an electrical double layer model and the optimum parameter values of the double layer electrostatics and adsorption reactions were obtained. The adsorption mechanisms of alkali metal ions was discussed on the basis of the present analysis.     

CEFR3层水平热屏蔽热工流体的数值研究

中国实验快堆（CEFR）采用池式结构,钠池分为冷钠池和热钠池,冷、热钠池之间的3层水平热屏蔽层既是热池的冷边界,也是冷池的热边界,其内部的热工流体直接影响着冷池和热池内的温度分布。针对CEFR满功率运行工况,利用CFX软件,对1/4区域水平热屏蔽层内的热工流体进行三维数值模拟,冷池边界为360℃,热池边界取490和516℃两种方案,数学模型采用RNGk-ε模型。与现有结果相比,由于考虑了对流换热,所得到的平均温度低于设计温度。     

Theoretical Calculation and Kinematics Analysis of Double Seal Door for ITER Remote Handling Transfer Cask System

The moving direction of double seal door (DSD) of International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) remote handling transfer cask will change suddenly at the guide rail inflexion position (GRIP), where the force of hydraulic pole also will change significantly. The structure may damage and the system will possible be failed when the DSD moving through GRIP which is a mutant site. Based on special constitution, restriction conditions and working process of DSD, kinematics simulation and analysis were done by software ADAMS. The DSD moving equations were built based on the degree of freedom (DOF) of DSD mechanism system, and then the force of DSD moving were calculated in theoretical analyzing. By the above simulation and theoretical calculation the stress distribution of guide rail and hydraulic pole were obtained, at the same time optimization design of GRIP was confirmed according to the force analysis results. The above-mentioned analysis process and results not only provide technical data for the optimization design and the prototype manufacture of DSD, but also provide the examples and references of theoretical calculation and kinematics analysis for other important components of ITER.     

外中子源增殖效应的数值模拟计算分析

用Monte—Carlo方法模拟了外中子源在次临界堆中的倍增过程。通过对多种外中子源输入的模拟计算,研究分析了ADS系统中次临界堆的物理特性。     

球面螺旋槽轴承特性的数值仿真分析

以球面螺旋槽轴承为研究对象,采用有限体积法对螺旋槽轴承油膜流场进行数值计算方法验证和数值模拟分析。数值结果与近似解析解的相对偏差较小,约为1%～2%,计算方法的准确性得到了保证。研究结果表明,在静态特性方面,轴承在同心稳定运转情况下,油膜对球轴承的轴向承载力随轴承转速和润滑油黏性系数的增加呈线性增加;摩擦功耗随黏性系数和转速平方的增加呈线性增加。动态特性方面,螺旋槽轴承的阻尼系数与转速无关,仅与介质黏性系数有关,且阻尼系数随黏性系数的增加呈线性增加。     

双泵切换过程模拟及灵敏度分析

对双泵并联给水系统中泵切换过程进行了试验与模拟研究,通过试验结果验证了模型的正确性。利用模型对试验过程进行灵敏度分析,得出以下结论：双泵并联给水系统在泵切换过程中系统流量越小、离心泵转动惯量越大,则系统失水量越大,最低流量越小,系统恢复稳定时间越长;止回阀特征时间越小,主回路流量波动越趋于稳定,但对切换过程系统流量波动影响十分有限。     

Analysis of Numerical Simulation Results of LIPS-200 Lifetime Experiments

Accelerator grid structural and electron backstreaming failures are the most important factors affecting the ion thruster's lifetime.During the thruster's operation,Charge Exchange Xenon(CEX) ions are generated from collisions between plasma and neutral atoms.Those CEX ions grid's barrel and wall frequently,which cause the failures of the grid system.In order to validate whether the 20 cm Lanzhou Ion Propulsion System(LIPS-200) satisfies China's communication satellite platform's application requirement for North-South Station Keeping(NSSK),this study analyzed the measured depth of the pit/groove on the accelerator grid's wall and aperture diameter's variation and estimated the operating lifetime of the ion thruster.Different from the previous method,in this paper,the experimental results after the 5500 h of accumulated operation of the LIPS-200 ion thruster are presented firstly.Then,based on these results,theoretical analysis and numerical calculations were firstly performed to predict the on-orbit lifetime of LIPS-200.The results obtained were more accurate to calculate the reliability and analyze the failure modes of the ion thruster.The results indicated that the predicted lifetime of LIPS-200's was about 13218.1 h which could satisfy the required lifetime requirement of 11000 h very well.     

HT-7U超导托卡马克装置真空室热烘烤结构数值模拟与分析

在等离子体运行前．为了提高真空室的本体真空度,获得一个高真空等离子体运行环境,必须对真空室进行250℃壁处理烘烤．除去吸附在器壁表面上的杂质。基于此,本文提出了电阻丝和气流加热两种烘烤方案,并对其结构进行了数值模拟和分析．得出了真空室烘烤时的加热功率、温度分布和热应力情况,为HT-7U和同类超导托卡马克装置真空室烘烤结构的工程设计和优化提供了理论参数依据。     

核电厂液态流出物排放数模计算域分析

针对核电厂液态流出物在受纳水体中的稀释扩散问题, 常采用平面二维数值模拟法进行分析, 计算所得流场往往有水文测验资料进行验证, 但对于半衰期较长的核素, 衰变减少的份额较少, 计算范围的大小对计算结果的影响较大。本文结合工程实例, 选取大小不同的两个计算域, 分别进行数值模拟计算, 并对计算所得流态、浓度场分布、浓度通量以及总量守恒进行分析。结果表明, 在计算能力范围内, 应选取较大的计算域; 在满足计算精度和效率的条件下, 排放口距计算边界宜大于80 km的范围。该结果可供核电厂液态流出物排放选择计算范围时进行参考。     

组织等效电离室性能模拟分析

采用对中子和γ辐射具有相似灵敏度的组织等效电离室与对中子不太灵敏而对γ辐射灵敏的无氢电离室配对,组成双电离室探测器,测量反应堆混合场中的中子和γ剂量率,具有较高的测量精度。为给双电离室研制工作提供理论依据,本工作采用MCNP程序对组织等效电离室在不同条件下的γ射线能量响应、灵敏度及其影响因素进行模拟。模拟结果与文献参数比较,一致性较好。     

温排水数值模拟中参数的灵敏度分析

水面综合散热系数、糙率、涡粘性系数和热扩散系数是温排水数值模拟过程中的重要参数,各参数的正确选择与计算直接影响到温排水数值模拟成果的准确性。以沿海某核电厂为例,分析各参数的取值对1 ℃最大温升面积模拟结果的影响,并对各参数的灵敏度进行分析,以期对后续沿海核电工程的温排水数值模拟工作提供参考。     

Numerical Simulation of Modified Radial Electric Field by LHCD

Based on the electron‘s radial force equilibrium, the profiles of radial electric field in OH and LHCD phase are calculated by using a simulation code. The dependences of radial electron field on electron density and its profile and different current ratio, Irf/Ip, are given. The connections between the improvement of plasma confinement and the modified radial electric field by LHCD are discussed by comparing the calculated results with the experimental results.     

钠冷快堆燃料组件热工水力特性数值模拟与分析

利用CFD程序CFX,分别对7、19、37、61根棒组成的三角形排列螺旋绕丝定位的钠冷快堆燃料组件棒束通道进行了热工水力特性的分析研究,并将结果与子通道程序SuperEnergy进行了对比验证。重点考察了棒束通道轴向流动分布、横向流交混效应及子通道轴向温升,分析了定位绕丝的影响。结果表明,绕丝对棒束通道的横向流交混效应、轴向流动分布及子通道温升有着重要影响,且随棒束的增多,通道内的流动趋向复杂化,轴向流动不均匀性有升高趋势。