直边人口直通道临界流的理论研究

在Ｈｅｎｒｙ模型的基础上，作了一系列改进并对摩擦进行了修正，得到一均匀非平衡模型。该模型比Ｈｅｎｒｙ模型计算范围广，可计算初始饱和、欠热液体及进口含汽量不为零的直边入口、直通道、Ｌ／Ｄ＞１２的临界流。     

ADS无窗靶件流场结构和自由界面数值模拟研究

自由界面流动现象是加速器驱动次临界系统(ADS)无窗靶件研究的重要组成部分。采用计算流体动力学(CFD)方法,对上海交通大学设计的无窗靶件流道结构中的自由界面流动水力学行为进行数值模拟研究。数值模拟使用FlUENT软件平台,采用体积流体法(VOF)与界面追踪方法结合湍流大涡模型(LES),进行Re在35000⁸0000工况下的非稳态计算。模拟结果得到了自由界面稳定性、自由界面宽度、大尺度漩涡结构、漩涡滞止区长度和锥形段流道沿程压力随Re变化的规律。     

MCNP程序中平行面源直穿贡献算法的改进

点通量估计方法广泛应用于探测区域远小于系统的模型。对于平行面源,MCNP5计算源粒子的直穿贡献部分的代码有错误,导致点通量计算结果与体通量计算结果差异较大。此外,MCNP程序（包括MCNP5和MCNP4C）对平行面源的直穿贡献进行多次重复计算,浪费计算资源,本文通过对算法进行改进,使计算时间大幅缩短。     

一种新型光栏直场加速管

文章通过对静电加速器加速管的场形计算和粒子轨迹计算，提出了有效地抑制次级电子的“Ｕ”型光栏直场加速管，经过加速器中高压试验和γ射线能谱测量，证实了“Ｕ”光栏直场加速管所预期的性能。     

密度锁内无扰动时稳态温度场分析

实验模拟了密度锁内无扰动时稳态温度场分布。结果发现,稳态温度分布曲线上存在一个温度分层结束点;它是导热层与恒温层的分界,只有当温度分层结束点在密度锁内才能有效地抑制传热。应用半无限大平板导热模型、一维等截面直肋稳态导热模型和Fluent流体计算软件对无扰动时稳态温度场分布进行了理论计算。结果表明,半无限大平板导热模型是计算密度锁内无扰动时稳态温度场分布和温度分层结束点位置的最佳方法。     

两相临界流的两流体不平衡模型研究

研究的两流体不平衡模型，用来计算初始滞止状态为饱和或过冷流体通过通道的临界流量，模型中既考虑了两相之间的动力学不平衡，也考虑了相间热力学不平衡──温度差异。引入汽泡运动弛豫时间方程，结合两相质量守恒方程，动量守恒方程组成五方程模型。通过解汽泡在无限大介质中边界层非稳态导热问题，获得界面热负荷，井利用两相混合物能量方程，获得液相过热度，从而计算出蒸发速率。引用合适的经验关系式，计算界面摩擦切应力，壁面摩擦切应力。提出厂圆弧入口和直段入口两类边界条件的处理方法，设置异质汽核密度为可调参数，当其值取为２．５×ｌ０１１时，在较阔的压力范围内，对不同的长径比Ｌ／Ｄ，预测结果和实验值符合较好。     

蒙特卡罗方法在Soller中子狭缝准直器优化设计中的应用

Soller型中子狭缝准直器是中子散射谱仪部件之一，用来对中子束流进行准直。准直器的设计不仅需要对吸收材料进行选择，吸收材料的厚度选择也很重要。准直器的透射率和空间的限制对准直器的长度提出要求。应用以蒙特卡罗方法为基础的模拟计算对准直器进行优化设计是一种新的尝试。采用MCNP程序对准直器的长度和吸收片厚度进行了模拟优化设计，并对计算结果进行了评定。     

基于CSG的堆芯蒙特卡罗输运模型可视化转换技术研究

为了提高堆芯蒙特卡罗精细输运计算模型（简称MC计算模型）的三维可视化分析效率，在充分调研目前MC计算模型三维可视化工具发展现状的基础上，通过对不同类型几何模型的特点，以及构造实体几何（CSG）模型的描述方法进行分析，提出了一种堆芯精细MC计算模型的自动三维可视化转换方法，并对可视化转换过程涉及到的CSG模型到边界描述（BREP）模型转换、BREP模型网格离散和CSG模型转换效率优化等关键技术进行了深入研究。测试结果表明，提出的MC计算模型自动三维可视化方法在功能和效率方面均能满足工程使用需求。      

MCNP程序计算中国人特性头模BNCT剂量分布

对国际上普遍采用的Synder人体头部模型进行修正，建立了有中国人解剖模型特征的几何模型和用于BNCT的人体头部MCNP计算模型，建立了一套用于BNCT治疗计划的软件。在软件模型的基础上分别计算了不同能量的中子进行治疗时的肿瘤及正常组织剂量分布，并对计算结果进行了分析。     

三层熔池结构对AP1000反应堆压力容器外壁面热流密度的影响

严重事故后期，反应堆压力容器（RPV）下腔室内熔融物（U-Zr-O-Fe）可能发生分层。但目前采用的三层熔池结构分析模型之间有较大差异。本文采用了3种不同熔池结构模型:Esmaili & Khatib-Rahbar模型、Seiler模型、MAAP5程序模型分别计算了AP1000电厂的三层熔池结构并对RPV外壁面热流密度分布进行分析。结果表明，3种计算模型计算的熔池结构差异很大，进而影响了RPV外侧的热流密度分布。相比Esmaili & Khatib-Rahbar模型，Seiler模型更为保守。而MAAP5程序模型虽然在计算氧化物层和重金属层成分时是基于热力学理论，但轻金属层成分的确定方法尚待进一步改进。      

Si-PIN探测器中子直照灵敏度研究

介绍了利用K600中子发生器进行Si-PIN探测器灵敏度标定的实验方法,并在实验中测出了Si-PIN探测器对14MeV中子的直照灵敏度。同时,利用MCNP模拟程序对Si-PIN探测器不同能量的中子直照灵敏度进行了理论计算,实验灵敏度处理结果和理论计算值较为一致。     

基于质量矩阵集总技术的非结构网格二维有限元屏蔽计算程序研发

精细化几何建模是高保真中子输运计算的重要基础，而非结构网格对复杂几何模型具有较强的适应性，能弥补结构网格建模能力的不足。为了提高屏蔽计算程序对复杂模型的建模能力，从一阶中子输运方程出发，建立了二维离散纵标-伽辽金有限元求解模型，对比分析了连续有限元和间断有限元方法的计算性能，进一步采用质量矩阵集总技术以提高求解模型的可靠性，并开发了相应的计算程序ThorSNIPE。选用BWR cell临界基准题、阿贡实验室5-A1固定源基准题和Dog leg duct基准题，验证ThorSNIPE程序的正确性。数值计算结果表明：ThorSNIPE程序的计算结果与基准值吻合较好，初步验证了程序的正确性，ThorSNIPE程序适用于复杂屏蔽计算分析；质量矩阵集总技术在不影响计算精度的情况下，能够有效抑制非物理振荡问题。     

严重事故下安全壳内水池pH值分析模型开发与验证

为解决事故后核电厂安全壳内水池pH值计算工具缺失的问题，研究开发了可直接建模和实时模拟的pH值计算模型。基于牛顿拉夫森方法，通过建立关键物项物性及反应数据库，构建气-液两相化学平衡计算模型，开发了数据库完整、具备高辐照反应计算能力和事故进程耦合能力的pH值计算软件CalcpH。针对不同计算功能，CalcpH软件计算结果分别与事故分析软件ASTEC和化学平衡计算软件PHREEQC计算结果进行了对比。结果表明，对于非辐照反应，CalcpH软件计算结果与PHREEQC软件计算结果差距在1.3%以内；对于辐照反应，CalcpH软件计算结果与ASTEC软件计算结果差距在2.7%以内。同时，CalcpH软件计算结果与实验对比，其误差在1%以内。通过软件对比与实验对比2种方式充分证明了计算结果的可靠性。因此，CalcpH软件建立的数值计算模型可用于事故后安全壳内水池pH值的预测。     

钠冷快堆钠池火事故数值模拟

为了估计和预测钠火事故的后果，构建了以“有火焰薄层”为理论基础的燃烧模型和热传输模型，给出了程序计算结果与试验值的比较。比较结果证实，该计算结果可信、模型合理。程序可用来分析和预测钠池火事故。     

蒙特卡罗方法选择TGS准进器的最佳形状

采用蒙特卡罗方法和技术，模拟了ＴＧＳ连续扫描模式，对不同形状的准直器，计算了被测量废物桶中各个像素内的纵向效率的最大百分差，从中选取了棱形准直器和调整后的棱形准直器作为ＴＧＳ装置的扫描直器。     

矩形通道中两相流变密度模型空泡份额计算

基于Bankoff的圆管内和无限长平板间两相流变密度模型空泡份额计算式的推导，结合流体在管道中的流场分布特征，建立了矩形通道中两相流流场分布规律方程，导出了变密度模型在矩形通道中空泡份额的计算式，并对3种通道计算的结果进行了对比分析。计算结果与原有Bankoff模型符合得很好。     

临界反应堆阶跃正反应性输入时中子密度响应的近似修正解

通过修正单组缓发中子先驱核衰变常量λ值，使点堆中子动力学方程单组缓发中子模型在正反应性阶跃输入时的数值计算结果趋近于六组缓发中子模型数值计算结果。在此基础上，用修正后的单组模型解析方法进行计算。结果表明：采用修正后的单组解析方法计算阶跃正反应性输入的中子密度响应，计算结果与六组的接近，满足工程计算精度要求，同时计算简便，避免了刚性问题，可以实现快速计算。     

管道贯穿裂纹泄漏率预测

充分考虑入口为过冷水、两相和过热蒸汽等情况下的临界和非临界流动,对摩擦压降、拐角压降以及临界流模型Henry-Fauske中的相变起始点进行了修正,开发出破前泄漏(LBB)的管道贯穿裂纹泄漏率计算程序。与目前通用的裂纹泄漏率程序(PICEP和SQUIRT)分别就常规直管道、人工裂纹以及自然形成裂纹的泄漏率实验数据进行了对比。计算分析表明,该程序计算结果与实验结果吻合较好且精度高于PICEP和SQUIRT。此外,通过计算分析研究,获得了背压和滞止焓以及裂纹形貌(包括局部粗糙度、全局粗糙度及裂纹开口位移、裂纹拐角数目等)对泄漏率的影响规律。     

三维空间液滴运动模型数值解法研究

提出了数值求解三维空间液滴运动模型的算子分裂算法（OS算法），并与常用的显式单步长Runge-Kutta（RK）算法进行了比较。简述了三维空间液滴运动模型的具体形式，提出了求解该模型的OS算法，以求解不同直径液滴在波形板汽水分离器内的运动轨迹作为算例，从OS算法的相容性、稳定性、计算精度和计算效率（CPU耗时）等方面，与4级4阶显式单步长RK算法进行了比较。结果表明，OS算法所构造的离散格式与液滴运动模型相容，采用此算法计算得到的液滴运动轨迹与RK算法得到的结果相似，而OS算法的稳定性和计算效率均优于RK算法。因此，OS算法的提出为数值计算波形板的分离效率提供了较为稳定、高效的算法。     

新型圻流蒸汽发生器的稳态特性分析

新型直流蒸汽发生器采用双南传热的双层套管结构，一次侧的单相流体分别在内、外侧强迫流动，二次侧经过相变的流体逆向强迫流动，根据这些特点，建立了稳态热工流体模型。该模型考虑了不同运行工况的流体流动及伟热特性，因而可满足整个运行范围内的稳态分析，可为动态计算及不稳定性分析提供初始条件。计算表明，所建模型是很好的稳态分析模型，计算精度满足工程实际要求。