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基于COME的瞬态热工子通道模型不同耦合求解方法实现及对比分析研究
1
作者 曾伟 周夏峰 《核动力工程》 北大核心 2026年第2期149-162,共14页
瞬态热工子通道程序已广泛应用于反应堆堆芯热工水力安全分析。然而,现有主流瞬态子通道计算模型普遍采用简单算子分裂(OS)半隐式求解方法,即在每个时间步内不同方程之间不进行充分迭代直到收敛,这种求解策略导致现有子通道程序在时间... 瞬态热工子通道程序已广泛应用于反应堆堆芯热工水力安全分析。然而,现有主流瞬态子通道计算模型普遍采用简单算子分裂(OS)半隐式求解方法,即在每个时间步内不同方程之间不进行充分迭代直到收敛,这种求解策略导致现有子通道程序在时间步长的选取上和强耦合瞬态工况下存在明显局限,随着问题规模和耦合复杂度的增加,易导致计算精度下降并限制整体计算效率。因此,本文基于耦合多物理场环境(COME)耦合求解平台,在原有OS半隐式求解框架基础上,分别实现了瞬态热工子通道模型的Picard全隐式和JFNK(Jacobian-Free Newton-Krylov)全隐式全局求解方法,完成了相应计算程序的开发与集成,并系统对比分析了OS半隐式、Picard全隐式和JFNK全隐式全局三种耦合求解方法的数值特性。数值结果表明:在时间步长足够小时,三种方法所得计算结果基本一致,验证了各求解方法实现的正确性;而在较大时间步长条件下,Picard和JFNK方法仍能保持较高的计算精度,而OS半隐式方法误差明显增大。同时,对不同耦合求解方法的收敛性能和计算效率进行定量分析发现,JFNK全隐式全局方法相较于Picard全隐式方法具有更强的鲁棒性与更高的计算效率,特别是在求解复杂瞬态耦合问题时,加速比最高可达6.19倍,局部加速比超过15倍,且对松弛因子的依赖性显著降低。研究结果为瞬态热工子通道模型的大时间步高效全隐式求解提供了有力的数值方法支撑。 展开更多
关键词 瞬态热工子通道 耦合多物理场环境(come) 算子分裂(OS)半隐式 Picard全隐式 JFNK(Jacobian-Free Newton-Krylov)
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极端环境声学检测理论与技术研究进展
2
作者 刘洋 营笑 +4 位作者 汪照 闫一天 刘益维 曾周末 邓明晰 《振动.测试与诊断》 北大核心 2025年第4期631-641,838,共12页
极端环境下工程结构的服役安全性与寿命保障问题日益凸显,无损检测与结构健康监测技术在航空航天、深海装置、能源储运系统等关键工程领域发挥着重要作用。超声导波监检测作为结构健康监测技术中的重要手段,因其远距离传播能力强、模态... 极端环境下工程结构的服役安全性与寿命保障问题日益凸显,无损检测与结构健康监测技术在航空航天、深海装置、能源储运系统等关键工程领域发挥着重要作用。超声导波监检测作为结构健康监测技术中的重要手段,因其远距离传播能力强、模态丰富及对损伤敏感性高的特性,已广泛用于结构状态评估。然而,在高温、高压、深冷等极端工况下,导波信号易受到频散特性、模态转换与传感器失效等因素影响,显著制约着超声导波监检测的工程应用。笔者从声学传播理论、极端环境声学传感器与信号处理技术3方面对极端环境下超声导波监检测技术的研究现状进行系统梳理,并总结极端环境结构声学监检测技术在模型泛化能力、环境适配性与系统鲁棒性等方面的挑战。 展开更多
关键词 结构健康监测 极端环境 超声导波 多物理场耦合
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基于氧化腐蚀特性的铅铋堆单棒核-热-材耦合研究 被引量：2
3
作者 季旭 柴翔 +1 位作者 张乐福 刘晓晶 《核技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期139-149,共11页
铅铋堆的氧化腐蚀受温度、氧浓度、时间等多因素影响,同时氧化层的生长也改变了堆芯热工水力和中子物理参数,因此,研究铅铋堆的氧化腐蚀场、热工水力场和中子物理场的耦合作用对铅铋堆应用有重要意义。本工作基于面向对象的多物理场仿... 铅铋堆的氧化腐蚀受温度、氧浓度、时间等多因素影响,同时氧化层的生长也改变了堆芯热工水力和中子物理参数,因此,研究铅铋堆的氧化腐蚀场、热工水力场和中子物理场的耦合作用对铅铋堆应用有重要意义。本工作基于面向对象的多物理场仿真环境(Multiphysics Object-Ori1ented Simulation Environment,MOOSE)搭建了核-热-材多物理场耦合框架,开展了单棒在基准工况下的核-热-材耦合分析,并研究了氧浓度对关键耦合参数的影响。结果表明:基准工况下氧化腐蚀10000 h后氧化层平均厚度约为10μm,燃料最大温升为16 K,k_(inf)下降10^(-4);氧浓度升高可以极有效地抑制磁铁矿溶解,但是对Fe-Cr尖晶石生长的促进作用较小。 展开更多
关键词 核-热-材耦合 氧化腐蚀 铅铋堆 面向对象的多物理场仿真环境
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C_(4)F_(7)N二元混合气体电弧温度特性研究 被引量：1
4
作者 边晨曦 何柏娜 +5 位作者 姜仁卓 张婧茹 贺兴民 董彦辰 刘雨佳 娄辉 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期53-60,共8页
为实现“2030年碳达峰,2060年碳中和”的减排目标,推进电力行业绿色发展,开发环保型绝缘气体以减少SF_(6)使用已成为研究热点。环保型绝缘气体C_(4)F_(7)N凭借优良的绝缘和环保性能被广泛关注。文中基于磁流体力学方程搭建二维轴对称喷... 为实现“2030年碳达峰,2060年碳中和”的减排目标,推进电力行业绿色发展,开发环保型绝缘气体以减少SF_(6)使用已成为研究热点。环保型绝缘气体C_(4)F_(7)N凭借优良的绝缘和环保性能被广泛关注。文中基于磁流体力学方程搭建二维轴对称喷口电弧模型,通过数值计算对比研究C_(4)F_(7)N/CO_(2)与C_(4)F_(7)N/N_(2)二元混合气体、SF_(6)、CO_(2)4种气体介质电流过零前后电弧温度特性,分析4种介质灭弧性能差异原因。研究表明,与CO_(2)气体相比,C_(4)F_(7)N二元混合气体电弧径向温度分布及弧芯温度冷却速度更接近SF_(6)气体,灭弧性能介于SF_(6)与CO_(2)之间;电弧辐射吸收区的能量堆积造成C_(4)F_(7)N二元混合气体与SF_(6)气体之间灭弧性能差异。综合考虑气体传热能力与电弧散热速度,C_(4)F_(7)N二元混合气体具有较高替代潜力。 展开更多
关键词 环保型绝缘气体 多物理场耦合 喷口电弧模型 温度特性 灭弧机理
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空调换热器在海洋环境条件下服役的大气腐蚀仿真 被引量：2
5
作者 彭煌 王俊 +1 位作者 祁黎 吴志东 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期899-905,共7页
为解决海洋环境下空调换热器会发生严重腐蚀,进而影响空调换热器的性能。提出一种大气腐蚀仿真方法来分析和预测海洋环境条件以及空调换热器的工况条件对其腐蚀状况的影响。从材料参数的获取、模型的创建、边界条件的设置,介绍了空调换... 为解决海洋环境下空调换热器会发生严重腐蚀,进而影响空调换热器的性能。提出一种大气腐蚀仿真方法来分析和预测海洋环境条件以及空调换热器的工况条件对其腐蚀状况的影响。从材料参数的获取、模型的创建、边界条件的设置,介绍了空调换热器在海洋环境条件下服役的大气腐蚀仿真过程;提供了利用人工加速环境实验箱来验证仿真模型准确度的方法。通过该仿真结果可观察到空调换热器主要发生腐蚀的位置及样貌,获得相关腐蚀数据,并且可分析出影响空调换热器腐蚀的主要因素以及改善方法。 展开更多
关键词 空调换热器 海洋服役环境 大气腐蚀仿真 电偶腐蚀仿真 COMSOL(comsol multiphysics)
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空气中直接测量ZnO纳米线弹性模量的方法及其表层值研究
6
作者 于广滨 卜镜元 +1 位作者 江诚鸣 宋金会 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第24期27-33,共7页
提出在大气环境中测量氧化锌纳米线共振频率的方法。通过自制平行微电极施加横置交变电场使纳米线振动,并利用原子力显微镜非接触模式使探针和纳米线顶端间距在分子力作用范围内,探针和纳米线在分子力作用下同步运动。又通过逐渐改变交... 提出在大气环境中测量氧化锌纳米线共振频率的方法。通过自制平行微电极施加横置交变电场使纳米线振动,并利用原子力显微镜非接触模式使探针和纳米线顶端间距在分子力作用范围内,探针和纳米线在分子力作用下同步运动。又通过逐渐改变交变电场频率,使纳米线承受频率连续变化的激励作用。通过光电传感器识别探针的位置变化,从而可以通过判断光电传感器信号的激增来确定纳米线共振的发生,得到纳米线共振频率。根据共振频率和几何尺寸的对应关系,由欧拉伯努利梁理论得出氧化锌纳米线弹性模量的变化规律,发现其不等于氧化锌块状材料值且不是常量。由于纳米线尺寸为纳米级别,所以纳米线生长边界的张弛层厚度对纳米线整体性能影响较大。应用有限元多物理场耦合模拟,建立壳-核模型且考虑到在空气中振动的热黏阻尼对试验过程进行模拟,得到共振频率对应的壳部和整体模型弹性模量及其变化规律。 展开更多
关键词 氧化锌纳米线 弹性模量 大气环境共振法 多物理场耦合模拟
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