双探针两相流测量机理的数值模拟

基于流体体积函数(VOF)模型,通过用户自定义标量方程(UDS),建立电导探针测量气-液两相流参数的基本模型。采用所建立的模型对垂直圆管气-液两相流双探头电导探针测量过程进行模拟,得到气泡流动过程中探针外部空间的电场分布。模拟结果显示:气泡通过探针时会引起的电流电压的巨大变化;电流电压分布不受噪声信号、气泡形状变化以及电流电压信号响应滞后的影响。通过模拟得到,当气泡经过探针时会产生电流和电压的近方波信号,该结果能真实反映探针测量气-液两相流的基本过程。     

文丘里气泡发生器内气液两相流流型及压降实验研究

针对一类文丘里气泡发生器内气液两相流动的流型及压降开展了实验研究。通过可视化实验观测区分了气泡发生器内3种基本流型,包括泡状流、弹状流和柱状流。实验发现,随着两相流从弹状流转变为柱状流,气泡发生器内压降迅速增大。通过对压力信号的时频分析,证明气泡发生器出口位置最有利于压力信号的在线监测。从压力信号中提取了与流型转变紧密相关的概率密度函数相对峰度和功率谱密度差异系数,并分别应用于弹状流-柱状流和泡状流-弹状流流型转变的识别。由于已有的压降模型无法准确预测文丘里气泡发生器的整体压降,为此本研究提出了新的压降预测方法。新关联式考虑了气泡发生器内部分单液相流过程以及流型转变对压降预测的影响,预测值与实验测量结果吻合较好,相对均方根偏差约为10.74%。     

竖直管道中弹状流空泡份额测量

采用双头局部电容探针测量空气-水两相流中弹状流的空泡份额和气泡速率。通过理论推导得出该新型探针的工作原理,然后利用该探针测量弹状流中的两相信号。理论分析和实验验证表明,局部电容探针抗干扰性好、输出信号稳定,探针测得的动态信号与弹状流实际运动过程完全一致;所测得弹状流空泡份额α=37.5%,弹状流气泡速率v=0.545 m/s。     

气-液两相流图像灰度脉动信号的多尺度双分形特性研究

应用高速摄影技术拍取气-液两相流水平管中3种典型流型的动态图像视频,对每一帧图像的平均灰度脉动信号进行提取;将提取的信号进行多尺度固有模态函数分解,然后与极差/标准偏差(R/S)分析方法相结合,提取各尺度的HURST指数和双分形特征.对气-液两相流的3种典型流型进行了气泡群和单个气泡2种形式的动力学行为分析,应用峭度系...     

有限深度液体中气泡破碎的参数影响

在改进气泡破碎数理模型的基础上,研究了流体粘性力、气泡壁初始速度、有限液面高度、液面压力、液体密度等因素对气泡破碎的影响规律.数值计算结果表明,气泡临界破碎条件与这些因素密切相关.随着液体深度的增大,气泡更容易破碎,当液体深度大于气泡半径的100倍时,液体深度对气泡破碎临界条件几乎无影响,此时可以近似认为气泡位于无穷深液体中;当气泡壁初始速度为0m/s时,气泡不容易破碎;气泡具有初始收缩的速度时,气泡最容易破碎;随着气泡壁初始速度的绝对值、液体表面压强和液体密度的增大,气泡也更容易破碎.     

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。     

横向震荡条件下水中气泡速度特性实验研究

针对横向震荡条件下气泡的速度特性进行实验研究。设计横向震荡实验台,通过高速摄像机记录横向震荡条件下气泡的运动状态,通过追踪气泡的运动轨迹,提取气泡的运动参数,得到不同横向震荡周期(T)下气泡的速度和轨迹。对比不同横向震荡T下气泡的运动状态,结果表明:横向震荡引入的附加惯性力和液面晃荡对气泡水平速度、竖直速度和气泡轨迹均有明显影响;横向震荡T越长,气泡水平速度的峰值越大,气泡的轨迹越曲折,气泡竖直速度越小。与附加惯性力相比,流场对气泡的冲击作用对气泡水平速度的影响更大。     

定位格架搅混翼附近气泡运动特性可视化实验研究

针对3×3棒束采用可视化实验技术研究棒束通道内气-液两相流动过程,获得了定位格架搅混翼附近的气泡行为特性。通过实验发现在搅混翼背流面存在气泡滞留的现象。在稳定工况下,滞留气泡的高度基本不变,滞留气泡相界面在流动、来流气泡合并过程中存在波动,并在液相的夹带下从滞留气泡末端分裂成多个小气泡。滞留气泡末端被液相夹带分裂是棒束通道中气泡尺寸变化的主要原因之一,并且分裂后的气泡尺寸小于来流气泡尺寸。在相同空泡份额条件下,随着液相流量的增加,滞留气泡高度增加,从滞留气泡上分裂的气泡尺寸相比来流气泡减小、数量增加;在相同液相流量条件下,随着空泡份额的增加,滞留气泡大小基本不变。来流气泡尺寸影响滞留气泡相界面的波动幅度,同时搅混翼背面存在滞留气泡时,气泡从搅混翼迎流面和背流面经过搅混翼时,在下游具有不同的运动特性,导致格架下游子通道间相态分布的差异性。     

静水中较大气泡运动特性实验研究

对较大气泡在静水中的水力学特性、气泡上升速度、气泡形状与曳力系数等进行研究。气泡的产生是通过将特定体积的气泡存放在倒置的球帽杯中,然后释放到静水中。气泡的运动特性通过高速摄像仪捕捉,气泡相关运动参数通过数字图像处理程序得到。实验得到不同尺寸气泡在静水中上升的特性,并将实验结果与现有的曳力模型进行比较,表明Tomiyama等关系式对于曳力以及气泡最终上升的预测比Ishii-Chawa模型好,较大气泡的形状具有一定的相似性。实验结果对存在较大气泡的两相流动特性以及相间交换特性有重要意义。     

裂变气体气泡尺寸对弥散燃料颗粒内部特征的影响规律

在前期均匀裂变气体气泡尺寸弥散燃料颗粒开裂模型基础上,基于不同尺寸气泡压力作用于燃料相的米塞斯(Mises)应力相等这一假设条件,建立了非均匀气泡尺寸的燃料颗粒开裂模型,并通过模型计算了裂变气体气泡尺寸对燃料相等效层厚度、气泡中气体原子数、气泡压力、燃料相最大张应力等内部特征的影响规律。计算结果表明:当气泡半径较大时,燃料相等效层厚度与气泡半径近似呈线性关系,当气泡尺寸较小时,等效层厚度与气泡半径之比随气泡半径减小急剧增加;随着气泡半径减小,气体原子数浓度增加;在升温过程中气泡内壁最大张应力的增大速率明显高于开裂阻力,气泡半径越小,燃料颗粒开裂温度越低。     

核电厂蒸汽发生器锥体焊缝超声波检测技术研究

介绍了核电厂蒸汽发生器（SG）筒体与锥体对接环焊缝超声检查技术。通过声束角度的修正及声程定位法解决了SG锥体斜面扫查时缺陷定位的问题,并推导出缺陷定位的计算公式。对比2种不同声学特性材料的声速变化导致探头角度的变化及信号在深度方向上位置的变化,通过调整声速对发现的信号进行分析,确定该信号由焊缝结构产生,并解决了由于标准试块与参考试块声速的不同,导致缺陷深度方向上定位存在的误差问题。      

10MW 高温气冷实验堆的地震监测系统

为了保障地震发生时10MW高温气冷实验堆（HTR－10）的正常运行和安全停堆,设置了地震监测系统。该系统按无人值守方式设计,主要由高灵敏度的加速度传感器、高可靠性的工业控制计算机和成熟的地震分析软件组成,信号采集处理采用了最新技术。系统监测三个测点的九路加速度时程信号,判断为地震信号后计算峰值加速度,超过报警阈值时向主控室提供声光报警信号;系统同时计算响应谱和设计响应谱,并与理论设计响应谱进行比较,最后打印出地震报告。抗震试验和性能试验结果表明,该系统符合抗震设计要求,其功能覆盖并超过了组合使用的多种地震监测仪表。     

基于边际谱的功率谱估计方法

针对传统傅里叶谱估计方法不适合非平稳信号和对短信号谱分析能力弱的问题,提出一种基于边际谱的功率谱估计方法,给出了边际谱的求解过程,证明了边际谱的线性性质,并在与Fourier谱比较的基础上给出了边际谱的物理意义和频率分辨率.详细讨论了谱估计的算法和步骤,并用短信号和非平稳信号进行了仿真验证.理论与仿真结果表明:在短信号...     

AR模型在处理核能谱中的应用

将测量的能谱认为是对信号的经典估计,提出采用AR模型对核能谱进行重新估计的方法,经过该方法处理过的能谱更为光滑,能峰变窄,各峰和总的粒子数不变。     

自然对流欠热沸腾系统声压波动频域分析及工况识别

利用计算机数据采集技术获取了自然对流欠热沸腾系统中声压波动的动态信号，通过对典型动态数据的频域分析，结合实测声压时间序列研究，对激波的产生、倍频关系、谱峰聚合等一系列时、频现象的动力学机理进行解释，描述了自然对流欠热沸腾系统的动态发展过程。基于声压频谱，定义并构造了特征向量，通过动态聚类，对该欠热沸腾两相系统的动态过程进行了工况识别，识别结果与对时间序列的定性分析一致，这对构建核安全自动监控系统乃至沸腾两相流工况识别诊断专家系统具有重要意义。     

GEANT4 simulation of the characteristic gamma-ray spectrum of TNT under soil induced by DT neutrons

The characteristic gamma-ray spectrum of TNT in the soil induced by DT neutrons is measured by the PFTNA demining system. The GEANT4 toolkit is used to simulate the whole experimental procedure. The simulated spectra are compared with the experimental spectra, and they are mainly consistent. The share of the background sources such as neutrons and gamma is obtained and the contribution that the experimental apparatus to the background, such as shielding, detector sleeve and moderator, is analyzed. The effective gamma signal(from soil and TNT) is 29% of the full spectrum signal, and the background signal, more than 68%, this is mainly produced by shielding and the detector sleeve. By gradually optimizing the shielding and the cadmium sheet of the detector sleeve, the share of the effective gamma signal increases to 47%, and the background signal reduces to 18%.     

CR-RC~m滤波器数字化研究

从RC高低通滤波电路输入输出电压之间的线性常系数微分方程出发,推导出数字化CR高通和RC低通滤波器的系统传递函数,进而推导出数字化CR-RC~m成形滤波器的系统传递函数。对数字化CR-RC~m滤波器的频域特征和时域成形特征进行分析和测试,并通过实验,对数字化CR-RC~m成形滤波器滤波成形前后不同脉冲信号的能谱及能谱全能峰能量分辨率进行了测试。实验结果表明,该滤波器可对数字化的核信号成形成高斯型,使脉冲信号的上升沿变缓,峰顶变得更加平坦,提高信噪比,进而提高系统能量分辨率。     

X光谱的平滑处理

提出采用AR模型处理X光谱的方法.该方法将测得X光谱看作对某信号的经典谱估计,利用FFT计算原信号的自相关函数,并利用AR模型对X光谱重新估计.采用该方法处理后,光谱变得更为平滑,且提高了光谱的分辨力.实验结果证实了该方法的有效性.     

一种中子脉冲序列信号实时频谱分析的研究

中子脉冲序列频谱分析是一种极为重要的核信息随机信号分析方法.论文针对中子脉冲序列信号本身所具有特殊的"0、1"结构特点,构造了旋转因子表,通过加法和寻址运算及SSE优化指令,实现了在1GHz采样率下基于PC平台的中子脉冲序列信号的FFT实时频谱分析.性能测试及仿真验算结果表明,在中子计数率为3×106 s-1时,该算法所需的计算时间较相应的FFTW提高了355.3%,满足了中子脉冲序列信号频谱分析的实时性要求,且还具有可扩展性强、维护方便等优点.     

基于数字信号处理的γ仪器谱合成方法研究

本文提出一种基于数字信号处理的γ仪器谱合成方法,可将在相同测量条件下阵列探测器测得的不同仪器谱进行准确的合成。该方法可应用于NaI(Tl)或HPGe探测器组成的阵列探测器γ仪器谱的合成及其它需进行仪器谱合成的场合。