燃料棒熔化行为的粒子网格混合法模拟研究 被引量：1

1

作者 李勇霖 陈荣华 +6 位作者 蔡庆航 田文喜 左娟莉 朱大欢 邓坚 秋穗正 苏光辉 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第S02期51-56,共6页

堆芯燃料组件熔化以及熔融物流动扩展行为具有不确定性且难以预测,为了研究燃料棒在发生严重事故时的熔化行为,采用一种粒子与网格耦合的方法(粒子网格混合法)对堆芯内燃料棒单棒的熔化行为进行了建模分析。通过数值探究了在燃料棒熔化... 堆芯燃料组件熔化以及熔融物流动扩展行为具有不确定性且难以预测,为了研究燃料棒在发生严重事故时的熔化行为,采用一种粒子与网格耦合的方法(粒子网格混合法)对堆芯内燃料棒单棒的熔化行为进行了建模分析。通过数值探究了在燃料棒熔化过程共晶反应对熔化进程的影响。研究结果表明,在核反应堆发生严重事故时,燃料棒材料之间的共晶反应会使燃料芯块在低于其熔点的温度下发生熔解,熔化后物质形态呈烛滴状,其沿着燃料棒外表面向下迁移,在此过程中,高温中心也是随之向下移动而加快了燃料棒下部的熔化速度。因此,本研究建立的数值预测方法能够对堆芯燃料棒的熔化行为进行比较准确的模拟。 展开更多

关键词 核反应堆严重事故 燃料棒 熔化行为 粒子网格混合法

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超级质子-质子对撞机束屏内气体密度演化规律研究

2

作者 游志明 王洁 +6 位作者 高勇 范佳锟 张静 胡耀程 王盛 许章炼 张琦 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第16期253-262,共10页

真空稳定性问题是粒子加速器设计中的关键问题之一,对高能量的超级质子-质子对撞机而言更是如此.质子束流在弯转区产生的同步辐射将会引起束屏壁面吸附的气体分子发生解吸和裂解,从而引发真空不稳定问题,导致束流品质和寿命的降低,甚至... 真空稳定性问题是粒子加速器设计中的关键问题之一,对高能量的超级质子-质子对撞机而言更是如此.质子束流在弯转区产生的同步辐射将会引起束屏壁面吸附的气体分子发生解吸和裂解,从而引发真空不稳定问题,导致束流品质和寿命的降低,甚至引起束流的崩溃.本文通过建立超级质子-质子对撞机束屏内的气体动态模型,首次计算分析了束屏内气体密度随束流运行时间的演化规律,并探究了将非蒸散型吸气剂涂层应用于束屏设计的优化方案.结果表明:H_(2)是束屏内的主要解吸气体,其次是CO,而CO_(2)和CH_(4)分子密度被分子裂解所限制.束屏内最高气体密度出现在运行初期,气体密度随时间呈下降趋势.考虑到非蒸散型吸气剂涂层具有强化吸附降低解吸的特性,讨论了不锈钢镀TiZrV涂层的束屏方案,计算得到最高等效H_2密度相比不锈钢镀铜降低接近两个数量级.计算结果定性地反映束流运行过程中束屏内的动态真空演化情况,可为真空系统设计提供参考. 展开更多

关键词 超级质子-质子对撞机 动态真空 光子致解吸 束屏

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核反应堆两相流和严重事故关键现象粒子法模拟研究

3

作者 陈荣华 田文喜 +3 位作者 郭凯伦 张魁 秋穗正 苏光辉 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期1318-1328,共11页

针对核反应堆冷却剂两相流动沸腾和严重事故熔融物迁移行为等热工安全领域重要难点问题,开发了高精度移动粒子半隐式法求解技术,建立了大密度比相间复杂界面捕捉及汽液相变模拟的两相流粒子法模型,开发了核反应堆严重事故中堆芯降级行... 针对核反应堆冷却剂两相流动沸腾和严重事故熔融物迁移行为等热工安全领域重要难点问题,开发了高精度移动粒子半隐式法求解技术,建立了大密度比相间复杂界面捕捉及汽液相变模拟的两相流粒子法模型,开发了核反应堆严重事故中堆芯降级行为的氧化共晶、高温蠕变、消熔凝固及再定位过程粒子法模型,形成了基于粒子法的核反应堆关键热工安全现象复杂过程分析软件平台PANDA,实现了核反应堆冷却剂两相流汽泡动力学、严重事故等复杂现象过程的准确模拟. 展开更多

关键词 核反应堆 汽泡动力学 严重事故 粒子法 PANDA平台

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核反应堆系统多维度多物理场耦合有限元分析研究

4

作者 巫英伟 贺亚男 +3 位作者 章静 田文喜 苏光辉 秋穗正 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期257-271,共15页

核反应堆系统庞杂且运行环境严苛,存在多物理场耦合的复杂现象。早期开发的多物理场耦合软件具有扩展性和通用性不足的缺点。因此,搭建多物理场耦合框架,针对耦合问题中的关键技术开展研究,对加快我国自主化多物理场耦合平台开发进程具... 核反应堆系统庞杂且运行环境严苛,存在多物理场耦合的复杂现象。早期开发的多物理场耦合软件具有扩展性和通用性不足的缺点。因此,搭建多物理场耦合框架,针对耦合问题中的关键技术开展研究,对加快我国自主化多物理场耦合平台开发进程具有重要意义。本文介绍了西安交通大学核反应堆热工水力研究室开发的核反应堆多维度多物理场耦合有限元分析平台,主要包含热工流体计算模型的开发、燃料性能分析技术的研究以及多物理场耦合框架的建立等工作。在热工流体计算方面,开展了核反应堆系统两相流分析模型和液态金属快堆子通道分析模型研究,开发了系统分析程序NUSAC和子通道分析程序FLARE;在燃料性能分析技术方面,开展了包覆颗粒弥散燃料和板状燃料的性能分析研究,开发了针对多种燃料的燃料性能分析程序BEEs;在多物理场耦合分析方面,搭建了多物理场耦合框架,结合热工水力、中子物理和燃料性能分析程序,实现了核反应堆多物理场耦合的精细分析。本文搭建的核反应堆系统多维度多物理场耦合有限元分析平台可为核反应堆系统多维度多物理场耦合高保真数值模拟分析提供有力支持。 展开更多

关键词 多物理场 有限元 系统分析 子通道 燃料性能

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Zr-2.5Sn合金高温腐蚀过程的相场模拟

5

作者 刘续希 高士森 +2 位作者 喇永孝 玉栋梁 柳文波 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第14期258-267,共10页

本工作利用腐蚀电化学计算腐蚀界面能,构建了锆合金腐蚀过程的相场模型.首先,利用所建立的模型模拟了Zr-2.5Sn合金均匀腐蚀过程,模拟结果显示该合金的腐蚀动力学曲线符合立方规律,与实验结果一致.分析发现,在氧化层生成的初期,氧化层生... 本工作利用腐蚀电化学计算腐蚀界面能,构建了锆合金腐蚀过程的相场模型.首先,利用所建立的模型模拟了Zr-2.5Sn合金均匀腐蚀过程,模拟结果显示该合金的腐蚀动力学曲线符合立方规律,与实验结果一致.分析发现,在氧化层生成的初期,氧化层生长速率很高,但是受温度的影响不明显;随着氧化层厚度的增长,温度对氧化层生长曲线的影响变大,温度越高腐蚀速率越快.多晶Zr-2.5Sn合金腐蚀行为的模拟结果表明,在锆合金基体晶界处由于具有更大的氧扩散速率,氧化速率加快,并在金属-氧化层界面朝向金属基体一侧形成了沿晶界的具有更高浓度的O^(2–)带,且对氧化腐蚀速率的影响主要表现在氧化初期,相场模拟获得的腐蚀动力学曲线与实验结果符合非常好. 展开更多

关键词 相场模拟 Zr-2.5Sn 合金 腐蚀动力学 晶界腐蚀

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铅铋堆堆芯燃料组件棒束弯曲工况下流动换热特性研究 被引量：1

6

作者 秋涵瑞 李俊 +3 位作者 王明军 章静 田文喜 苏光辉 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1514-1524,共11页

核反应堆在运行过程中燃料组件可能出现弯曲和变形现象,直接影响到核反应堆的安全性和可靠性。为探究铅铋堆堆芯燃料组件棒束在弯曲状态下的冷却剂流动换热特性,本文基于CFD方法,对卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)开展的铅铋堆19棒燃料组件实... 核反应堆在运行过程中燃料组件可能出现弯曲和变形现象,直接影响到核反应堆的安全性和可靠性。为探究铅铋堆堆芯燃料组件棒束在弯曲状态下的冷却剂流动换热特性,本文基于CFD方法,对卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)开展的铅铋堆19棒燃料组件实验进行了数值模拟研究,获得了光棒弯曲和带绕丝棒弯曲两种条件下的组件内热工水力参数分布特性。结果表明,在光棒情况下单棒弯曲会使局部冷却剂通道变窄,造成局部的高温区域。在有绕丝情况下,由于绕丝的搅混作用,使得棒束弯曲造成局部高温现象相对较弱,高温区域主要集中在棒束与绕丝接触的狭小区域内。本文揭示了铅铋堆燃料组件燃料棒弯曲条件对堆芯安全的影响规律,为铅铋堆热工安全设计提供了重要参考。 展开更多

关键词 铅铋堆 燃料组件 棒束弯曲 CFD方法 反应堆热工水力

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弯曲变形工况下板状燃料堆芯三维热工水力特性分析

7

作者 刘奚彤 刘凯 +4 位作者 王明军 王啸宇 田文喜 秋穗正 苏光辉 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期67-78,共12页

板状燃料因其功率密度高、燃耗较深的特点,在诸多测试堆与实验堆中得到广泛应用。受堆内辐照、流致振动等常见预期瞬态影响,其狭长的冷却剂流道极易受压而发生弯曲变形,进一步影响堆芯换热并对反应堆安全造成威胁。本文依托OpenFOAM平... 板状燃料因其功率密度高、燃耗较深的特点,在诸多测试堆与实验堆中得到广泛应用。受堆内辐照、流致振动等常见预期瞬态影响,其狭长的冷却剂流道极易受压而发生弯曲变形,进一步影响堆芯换热并对反应堆安全造成威胁。本文依托OpenFOAM平台开发了板状燃料堆芯三维通道级热工水力分析程序CorTAF-PT,在数组矩形窄缝通道流动换热实验对比验证的基础上,针对IAEA 10 MW材料测试堆开展了弯曲变形工况下三维数值模拟,获得了全堆芯关键热工水力参数的多尺度分布特性,并对堆芯出口处热点偏移现象进行了分析。本研究对自主可控堆芯级高精度三维热工水力分析技术开发具有参考价值,同时也可为后续板状燃料堆芯事故安全分析的开展提供了基础。 展开更多

关键词 板状燃料 OPENFOAM 耦合换热 弯曲变形

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数值反应堆堆芯通道级三维热工水力程序CorTAF开发及初步验证 被引量：3

8

作者 刘凯 王明军 +2 位作者 田文喜 秋穗正 苏光辉 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期261-270,共10页

堆芯是核动力系统的核心部件,其完整性是反应堆安全运行的重要前提。传统核反应堆堆芯热工水力分析方法无法满足未来先进核动力系统的高精度模拟需求。本文依托开源CFD平台OpenFOAM,针对压水堆堆芯棒束结构特点建立了冷却剂流动换热模... 堆芯是核动力系统的核心部件,其完整性是反应堆安全运行的重要前提。传统核反应堆堆芯热工水力分析方法无法满足未来先进核动力系统的高精度模拟需求。本文依托开源CFD平台OpenFOAM,针对压水堆堆芯棒束结构特点建立了冷却剂流动换热模型、燃料棒导热模型和耦合换热模型,开发了一套基于有限体积法的压水堆全堆芯通道级热工水力特性分析程序CorTAF。选取GE3×3、Weiss和PNL2×6燃料组件流动换热实验开展模型验证,计算结果与实验数据基本符合,表明该程序适用于棒束燃料组件内冷却剂流动换热特性预测。本工作对压水堆堆芯安全分析工具开发具有参考和借鉴意义。 展开更多

关键词 OPENFOAM 压水堆堆芯 耦合换热 子通道分析

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CorTAF2.0核热耦合及杂质沉积模块开发及初步应用

9

作者 董正阳 刘凯 +3 位作者 王明军 田文喜 秋穗正 苏光辉 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期45-55,共11页

核反应堆堆芯中存在复杂的多物理场耦合作用机制。传统核反应堆堆芯分析方法无法满足高保真、多模型计算需求,而跨平台计算存在数据传递失真、计算效率低下、分析尺度不兼容等问题。本文基于压水堆全堆芯通道级热工水力程序CorTAF,针对... 核反应堆堆芯中存在复杂的多物理场耦合作用机制。传统核反应堆堆芯分析方法无法满足高保真、多模型计算需求,而跨平台计算存在数据传递失真、计算效率低下、分析尺度不兼容等问题。本文基于压水堆全堆芯通道级热工水力程序CorTAF,针对堆芯核热耦合与杂质沉积现象,分别构建并植入中子扩散方程和杂质沉积及热阻模型,形成具有核热耦合和杂质沉积模块的CorTAF2.0程序。结合标准题和实验数据开展模型验证。基于该程序分别进行压水堆全堆芯核热耦合及杂质沉积模拟,获得了中子通量分布、功率分布和包壳杂质沉积结垢量分布,拓展了CorTAF程序对中子物理和长期运行条件下杂质沉积的分析能力。本文工作对压水堆全堆芯多物理场耦合分析具有借鉴和参考意义。 展开更多

关键词 OPENFOAM 压水堆堆芯 中子扩散 核热耦合 杂质沉积

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冷却流分段注入对超声速气膜冷却的影响 被引量：1

10

作者 倪航 王明军 +2 位作者 彭威 姜培学 孙小凯 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2090-2096,共7页

针对超声速气膜冷却中常有激波入射破坏冷却效果的现象,本文在冷却流质量流量一定的条件下研究了5种不同入口高度组合的冷却流分段注入结构,并与冷却流单个注入的情况对比,分析了激波入射情况下冷却流分段注入对超声速气膜冷却的影响。... 针对超声速气膜冷却中常有激波入射破坏冷却效果的现象,本文在冷却流质量流量一定的条件下研究了5种不同入口高度组合的冷却流分段注入结构,并与冷却流单个注入的情况对比,分析了激波入射情况下冷却流分段注入对超声速气膜冷却的影响。研究结果表明:在激波入射时,对于分段注入只有部分冷却流经历了激波的局部强化掺混作用,因此分段注入与单个注入相比可以提升气膜冷却效果。通过平均气膜冷却效率、最低气膜冷却效率、气膜覆盖率等冷却性能参数的比较,在本文研究的5种冷却流分段注入结构中,结构2的气膜冷却效果最好。 展开更多

关键词 超声速气膜冷却 激波 分段注入 冷却效率

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窄矩形通道两相流动沸腾压降特性实验研究 被引量：2

11

作者 孙汝雷 张大林 +4 位作者 周健成 宋功乐 田文喜 苏光辉 秋穗正 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1537-1549,共13页

实验研究了横向均匀和非均匀(多项式和正弦分布)加热条件下垂直矩形通道(2 mm×60 mm×1000 mm)的沸腾压降特性,实验段为双面加热,有效加热面尺寸为56 mm×700 mm。工作流体为去离子水,通过改变入口压力和流量边界开展不同... 实验研究了横向均匀和非均匀(多项式和正弦分布)加热条件下垂直矩形通道(2 mm×60 mm×1000 mm)的沸腾压降特性,实验段为双面加热,有效加热面尺寸为56 mm×700 mm。工作流体为去离子水,通过改变入口压力和流量边界开展不同参数工况下的实验研究。结果表明,两相压降梯度随饱和压力的增加而减小,随质量流速的增加而增大,含气率对两相压降的影响与质量流速有关,横向功率分布形式对流动沸腾压降也有重要影响。基于均匀加热实验数据对现有的两相压降预测模型进行了评价,发现使用等效黏度假设的均相模型极大低估了实验值,且预测结果的分散度较大;分相模型中Müller-Steinhagen和Heck、Li和Wu关系式预测效果最好,平均绝对误差分别为11.8%和12.3%,且大多数预测值在±20%误差带内。本文基于Müller-Steinhagen和Heck关系式形式引入邦德数Bo考虑表面张力的影响,拟合得到新的预测关系式,该关系式对实验数据的预测误差在±8%的误差范围内。 展开更多

关键词 窄矩形通道 流动沸腾 两相压降 加热功率分布

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小型铅铋冷却快堆堆芯功率控制研究

12

作者 孙奥迪 孙培伟 魏新宇 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期155-161,共7页

铅铋冷却快堆多用于海洋、山区等偏远特殊环境的孤网供电,用户特性要求小型铅铋冷却快堆需具有良好的负荷跟踪能力。本文将3种不同的控制方法应用于铅铋冷却快堆堆芯功率控制,通过引入噪声、死区、时滞等环节对控制器的稳定性和设定值... 铅铋冷却快堆多用于海洋、山区等偏远特殊环境的孤网供电,用户特性要求小型铅铋冷却快堆需具有良好的负荷跟踪能力。本文将3种不同的控制方法应用于铅铋冷却快堆堆芯功率控制,通过引入噪声、死区、时滞等环节对控制器的稳定性和设定值跟踪能力进行了测试。结果表明,比例-积分-微分(PID)控制器很难达到较好的控制效果,因此工业应用时往往加入了其他环节以保证PID控制器的稳定性。自抗扰(ADRC)控制器和H∞鲁棒控制器都具有良好的抗噪能力,能够独立地完成较好的控制效果,但良好的抗噪能力要牺牲一定的灵敏性。通过对3种控制器的比较分析表明,由于仿真计算对实际对象进行了简化,在这样的条件下所设计的控制器应选择较为保守的参数。 展开更多

关键词 铅铋冷却快堆 堆芯功率控制 比例-积分-微分(PID) 自抗扰(ADRC)控制器 H∞鲁棒控制器

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基于多物理场耦合的CFETR包层三维时空能量沉积及热工安全特性研究

13

作者 无 田文喜 《中国科技成果》 2021年第22期19-22,共4页

包层作为聚变能投入实际使用的关键核心部件,在聚变堆内主要承担传热、产氚、屏蔽等重要功能。聚变堆内等离子体需要维持在极高温状态,而包层运行在高温高压、高辐射热流、高中子辐照的复杂严苛环境下,因此,包层的设计优化需要综合考虑... 包层作为聚变能投入实际使用的关键核心部件,在聚变堆内主要承担传热、产氚、屏蔽等重要功能。聚变堆内等离子体需要维持在极高温状态,而包层运行在高温高压、高辐射热流、高中子辐照的复杂严苛环境下,因此,包层的设计优化需要综合考虑等离子体物理学、中子物理学、热工流体力学以及材料结构力学等多个物理场的耦合对包层热负载、核热沉积、热工水力、热应力等参数的三维影响。国内外等离子体模拟研究大都注重基础物理科学研究,与工程技术方面热工流体力学及材料应力学分析等多物理场耦合的研究还有所欠缺,故目前已有的包层热工安全分析研究大都还是基于假定的热工边界参数进行计算,这会导致计算的不确定性,无法为包层第一壁的设计和后续优化提供精准可靠的借鉴。 展开更多

关键词 等离子体物理学 多物理场耦合 等离子体模拟 基础物理 工程技术 热负载 流体力学 物理场

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基于CFD方法的核动力系统热工安全特性研究进展 被引量：17

14

作者 田文喜 王明军 +1 位作者 秋穗正 苏光辉 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期1968-1982,共15页

西安交通大学核反应堆热工水力团队(XJTU-NuTheL)长期致力于计算流体动力学(CFD)方法的核动力系统高精度热工水力模型开发及应用方面的研究。近些年,团队在单相CFD工程应用、两相CFD模型开发、大涡模拟(LES)及直接数值模拟(DNS)高性能... 西安交通大学核反应堆热工水力团队(XJTU-NuTheL)长期致力于计算流体动力学(CFD)方法的核动力系统高精度热工水力模型开发及应用方面的研究。近些年,团队在单相CFD工程应用、两相CFD模型开发、大涡模拟(LES)及直接数值模拟(DNS)高性能并行计算、跨尺度多物理场耦合等方面取得了系列研究成果。主要包括:构建了核反应堆压力容器、蒸汽发生器、非能动余热排出系统换热器等核动力系统关键设备的三维多孔介质热工水力计算模型,建立了复杂物理现象及运动瞬变工况下的两相CFD数学物理模型,开发了CFD程序与核反应堆系统程序、堆芯子通道程序之间的跨尺度耦合以及与中子物理、力学程序之间的多物理场耦合分析平台。本文将重点阐述XJTU-NuTheL基于CFD方法在核反应堆热工水力研究方面的最新成果及进展,并提出CFD方法在核反应堆工程领域应用的主要挑战及发展方向,旨在促进CFD方法更好地服务于核动力系统设计与运行安全分析。 展开更多

关键词 计算流体力学 热工水力 核动力系统 数值计算

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基于RELAP5 MOD3.2的钠冷快堆热工水力系统分析程序开发及验证 被引量：10

15

作者 宋健 谭超 +5 位作者 唐思邈 刘利民 田文喜 巫英伟 秋穗正 苏光辉 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期994-1001,共8页

对大型核反应堆热工水力分析程序RELAP5 MOD3.2进行了改造,使之适用于钠冷快堆系统安全分析。在不影响原程序功能的基础上添加了气液两相钠物性和液态金属对流换热模型,并改造了相应的初始化模块和计算模块。改造后的程序可正确模拟钠... 对大型核反应堆热工水力分析程序RELAP5 MOD3.2进行了改造,使之适用于钠冷快堆系统安全分析。在不影响原程序功能的基础上添加了气液两相钠物性和液态金属对流换热模型,并改造了相应的初始化模块和计算模块。改造后的程序可正确模拟钠的流体力学特性和热物性,搭建钠冷快堆热工水力流体网络进行分析计算。对EBR-Ⅱ试验堆基准题进行了稳态模拟和失流事故分析,其中稳态计算主要参数与实验值相对偏差小于1%,瞬态计算相对偏差小于10%,各参数变化趋势与实验值相符良好,初步验证了改造程序的可靠性。 展开更多

关键词 RELAP5 钠冷快堆 液态金属物性 热工水力分析 程序开发

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FeCrAl合金拉伸力学性能分子动力学研究 被引量：3

16

作者 叶天舟 姚欢 +6 位作者 巫英伟 章静 王明军 陈平 田文喜 秋穗正 苏光辉 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期777-784,共8页

FeCrAl合金优良的高温抗氧化性能使其成为反应堆燃料包壳的候选替代材料之一,然而Cr和Al的存在会对其力学性能产生负面影响,对反应堆的安全运行造成潜在风险。为了分析FeCrAl合金体系在微观尺度的变形机制,采用分子动力学方法研究了温... FeCrAl合金优良的高温抗氧化性能使其成为反应堆燃料包壳的候选替代材料之一,然而Cr和Al的存在会对其力学性能产生负面影响,对反应堆的安全运行造成潜在风险。为了分析FeCrAl合金体系在微观尺度的变形机制,采用分子动力学方法研究了温度和应变速率2个重要影响因素下FeCrAl单晶的力学性能,对应力应变、缺陷分布、位错密度的变化及变形机制进行了讨论,分析了溶质原子对模拟结果的影响。结果表明,温度升高导致原子热运动加剧,促进了缺陷的形成和生长,降低了原子间相互作用,导致弹性模量和抗拉强度随温度的升高而降低。应变速率的升高导致弹性模量和抗拉强度降低,低应变速率的塑性变形机制主要为孪生变形,中等应变速率下为位错滑移,高应变速率下为原子排列无序化的变形机制。温度和应变速率对α-Fe和FeCrAl具有相同的作用趋势,但与α-Fe相比,FeCrAl中的Cr和Al会产生明显的晶格畸变和应力集中,促进了缺陷和位错的形成和运动,降低材料的屈服强度和抗拉强度。基于计算结果,对FeCrAl单晶体系建立了基于F-B方程的本构模型,拓展了计算结果的应用范围。 展开更多

关键词 FeCrAl合金 温度效应 应变速率效应 分子动力学

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基于CFD方法的铅铋堆组件操作头射流搅混特性研究

17

作者 张吉 王莹杰 +3 位作者 王明军 田文喜 秋穗正 苏光辉 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期77-86,共10页

在铅铋堆上腔室内,不同功率组件流出的铅铋搅混过程中流体温度波动可能导致固体结构发生热疲劳,危害铅铋堆运行安全。本文基于计算流体动力学(CFD)方法,建立了适用于铅铋堆组件操作头射流模拟的计算模型并通过实验数据进行了验证,之后... 在铅铋堆上腔室内,不同功率组件流出的铅铋搅混过程中流体温度波动可能导致固体结构发生热疲劳,危害铅铋堆运行安全。本文基于计算流体动力学(CFD)方法,建立了适用于铅铋堆组件操作头射流模拟的计算模型并通过实验数据进行了验证,之后对不同入口参数的操作头射流工况进行了模拟。研究结果表明:入口温差的增加会导致操作头下游轴向截面上温度分布不均匀性显著增加,且影响范围持续到测量柱的位置,在计算工况范围内,温差每减小20K时,下游各个截面上温度均方根约减小23.5%;入口速度增加使得二次流增加,但是二次流强度会减小,在计算范围内搅混程度随入口速度增加呈现先减小后增大的变化趋势。本文可为铅铋堆组件操作头下游流场分析、操作头结构优化设计和堆芯流量分配设计等研究提供参考。 展开更多

关键词 射流搅混 堆芯出口 铅铋合金 计算流体动力学(CFD)

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基于OpenFOAM的过冷流动沸腾数值模拟 被引量：6

18

作者 秦浩 王明军 +3 位作者 李林峰 田文喜 苏光辉 秋穗正 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期2157-2161,共5页

过冷流动沸腾现象被广泛应用于工业生产和动力系统中,对该现象的准确预测是两相流CFD模拟的重要研究方向。本文详细阐述了该模拟过程中的欧拉两流体模型及相关辅助模型,基于开源CFD平台OpenFOAM,模拟了4.5MPa下竖直圆管内的过冷流动沸腾... 过冷流动沸腾现象被广泛应用于工业生产和动力系统中,对该现象的准确预测是两相流CFD模拟的重要研究方向。本文详细阐述了该模拟过程中的欧拉两流体模型及相关辅助模型,基于开源CFD平台OpenFOAM,模拟了4.5MPa下竖直圆管内的过冷流动沸腾,得到了截面空泡份额、液相平均温度及壁面温度沿轴向的分布。计算结果与实验值符合良好,说明了模型的有效性和程序的正确性。本文可为在OpenFOAM中添加新的模型及开发新的求解器以模拟过冷流动沸腾问题提供参考。 展开更多

关键词 OPENFOAM 过冷流动沸腾 数值模拟

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不溶性腐蚀产物在棒束通道内沉积的数值模拟

19

作者 陈诺 马俊 +4 位作者 张吉 王明军 田文喜 苏光辉 秋穗正 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期70-79,共10页

在压水堆运行期间,高压过冷态的冷却剂对燃料棒、堆内构件等部件进行冲刷,以及受管道流体加速腐蚀等效应的影响,堆内会产生不溶性的腐蚀产物,其在堆芯通道内的迁移、沉积会对压水堆的安全性和经济性产生显著影响。本研究提出了压水堆堆... 在压水堆运行期间,高压过冷态的冷却剂对燃料棒、堆内构件等部件进行冲刷,以及受管道流体加速腐蚀等效应的影响,堆内会产生不溶性的腐蚀产物,其在堆芯通道内的迁移、沉积会对压水堆的安全性和经济性产生显著影响。本研究提出了压水堆堆芯燃料棒束通道内颗粒沉积的数值模拟方法,基于单相流体标准k-ε模型和颗粒离散相模型,构建了粒状腐蚀产物流动沉积数学物理模型,结合颗粒流动-沉积特性实验的实验结果,验证了该模型的可行性和有效性,开展了不溶性粒状腐蚀产物在5×5带格架棒束通道中流动沉积研究,获得了粒状腐蚀产物在棒束通道内的沉积特性:流体中颗粒浓度在经过格架后明显减少;进口截面处的颗粒浓度在固体壁面较高,出口截面处的颗粒浓度则分布得更均匀;入口处棒束表面及壁面的颗粒沉积呈现为大面积附着沉积,格架表面、其余棒束表面和壁面的颗粒沉积呈现为点状附着沉积。 展开更多

关键词 压水堆 5×5棒束通道 格架 颗粒沉积 数值模拟

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UO2烧结过程的相场模拟 被引量：5

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作者 孙正阳 杨超 柳文波 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1295-1303,共9页

利用相场模型对UO2陶瓷粉末的烧结过程进行了模拟。在修正的相场模型中,不仅考虑了表面扩散、晶界扩散和晶格扩散3种各向异性的扩散机制对烧结组织形貌和烧结动力学的影响,而且考虑了不同陶瓷颗粒之间的界面能对烧结形貌的影响。基于实... 利用相场模型对UO2陶瓷粉末的烧结过程进行了模拟。在修正的相场模型中,不仅考虑了表面扩散、晶界扩散和晶格扩散3种各向异性的扩散机制对烧结组织形貌和烧结动力学的影响,而且考虑了不同陶瓷颗粒之间的界面能对烧结形貌的影响。基于实验条件和热力学物性参数,对UO2陶瓷粉末在2000 K的烧结过程进行了模拟。模拟结果显示:初始形貌为圆形的陶瓷粉末有利于烧结过程的进行;烧结过程中存在大晶粒吞噬小晶粒的现象;晶界扩散机制是UO2烧结过程中的主导机制;晶界能的改变导致晶界与相界之间的平衡二面角发生改变。在此基础上,模拟了多晶UO2陶瓷粉末的烧结过程,模拟结果与实验结果吻合较好。 展开更多

关键词 相场模型 UO2 烧结 扩散机制

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