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基于Monte Carlo方法的两相流动参数探测的不确定性研究

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核动力工程 2024年

作者：刘丽朱隆祥张卢腾马在勇孙皖潘良明邓坚重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆大学核工程与核技术系重庆大学动力工程及工程热物理博士后科研流动站中国核动力研究设计院

气泡速度和气泡数目是计算界面面积浓度等相态特性的关键参数，因此对电导探针测得的气泡速度和数目进行不确定性研究是很有必要的。采用Monte Carlo方法生成大量随机气泡运动样本，得到探针捕获直径1～6 mm气泡的统计规律。通过引入相... 详细信息

气泡速度和气泡数目是计算界面面积浓度等相态特性的关键参数，因此对电导探针测得的气泡速度和数目进行不确定性研究是很有必要的。采用Monte Carlo方法生成大量随机气泡运动样本，得到探针捕获直径1～6 mm气泡的统计规律。通过引入相对速度波动分量H研究了气泡横向速度对有效气泡数目和气泡速度的影响。结果表明，气泡横向速度的存在可缓解由于探针横向间距而无法测量较小气泡的情况；但有效气泡数目随着气泡横向速度的增大显著降低，逃逸气泡数增加。同时，H=0时，速度误差仅来源于探针横向间距，且速度误差随着气泡直径的增加而减小；H≠0时，对于直径大于3 mm的气泡，气泡向左或向右的横向运动反而使得探针从远离中轴线处穿过气泡，导致气泡实际移动距离增大，速度误差也增大。本文研究可为确定及修正界面面积浓度等两相流动参数不确定度提供参考。

关键词： Monte Carlo方法气泡横向速度有效气泡数目比撞击角

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高温液钠与不锈钢界面润湿机制研究

原子能科学技术 2024年

作者：田浪浪马誉高张卢腾朱怡儒唐思邈马在勇潘良明重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆大学核工程与核技术系中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室

钠冷快堆的主要特点是将液态钠作为堆芯冷却剂，因此液态钠与不锈钢固液界面的润湿现象在该堆芯系统中普遍存在。高温液钠在不锈钢界面的润湿性能与结构材料的腐蚀程度、材料自洁以及测量仪器精度等直接相关。本文通过可视化实验和分子... 详细信息

钠冷快堆的主要特点是将液态钠作为堆芯冷却剂，因此液态钠与不锈钢固液界面的润湿现象在该堆芯系统中普遍存在。高温液钠在不锈钢界面的润湿性能与结构材料的腐蚀程度、材料自洁以及测量仪器精度等直接相关。本文通过可视化实验和分子动力学数值模拟的方法，针对高温液钠与不锈钢界面的润湿特性开展研究，结果发现：液钠与不锈钢的润湿转捩（接触角90°）温度在320～335℃附近；不锈钢表面的Cr2O3层会抑制液钠前驱膜的形成，使得液钠等效润湿半径减小，导致液钠与不锈钢界面润湿性变差；随着温度逐渐升高，液钠与Cr2O3层逐渐反应生成NaCrO2，使得液钠与不锈钢界面润湿性转好。

关键词：钠冷快堆液钠不锈钢润湿性接触角

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与核反应堆耦合的新型制绿氨模型

太阳能学报 2024年第4期45卷 365-372页

作者：黄靖钟刘斌潘良明朱隆祥邓佳佳折晓会石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043 重庆大学能源动力工程学院重庆400044 浙江海洋大学船舶与海运学院舟山316022

氨气是高效氢能载体,可有效解决氢能载运过程中安全性和经济性难题。核能-碘硫热化学循环制氢是实现无污染大规模工业制绿氢的可行途径。目前对核能-碘硫热化学循环制氢的研究集中于核热耦合问题,未考虑氢气产生后的载运问题。基于此,... 详细信息

氨气是高效氢能载体,可有效解决氢能载运过程中安全性和经济性难题。核能-碘硫热化学循环制氢是实现无污染大规模工业制绿氢的可行途径。目前对核能-碘硫热化学循环制氢的研究集中于核热耦合问题,未考虑氢气产生后的载运问题。基于此,提出一种核-氨-氢新模型。此模型首先进行核能制氢,再通过核热将其转化为氨气,优化核热的梯级利用并解决氢储运问题。通过Aspen Plus软件模拟全流程,分析能耗、效率和成本。

关键词：核能制氢热效率碘硫循环绿氨核-氨-氢新型模型

带格架棒束子通道单相湍流交混轴向演化特性实验研究

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核动力工程 2024年第3期45卷 104-109页

作者：刘莎莎马在勇张锐孙皖张卢腾朱隆祥潘良明重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400044 重庆大学核工程与核技术系重庆400044

子通道间的湍流交混是影响堆芯内热工参数准确计算的关键因素,对于提升反应堆安全分析的精度具有重要意义。对于带格架棒束子通道间湍流交混,现有研究常采用热扩散系数研究其平均效应,缺乏对其轴向演化特性的详细分析。本文基于示踪剂... 详细信息

子通道间的湍流交混是影响堆芯内热工参数准确计算的关键因素,对于提升反应堆安全分析的精度具有重要意义。对于带格架棒束子通道间湍流交混,现有研究常采用热扩散系数研究其平均效应,缺乏对其轴向演化特性的详细分析。本文基于示踪剂分析方法,对带格架与不带格架的双子通道单相湍流交混的轴向演化特性开展了实验研究。实验结果表明格架对于单相湍流交混具有显著增强作用。相对于无格架工况,格架处由于格架强扰动和横流作用湍流交混增强作用最强,格架近下游由于反向横流作用增强作用最弱,格架远下游略强于格架上游,且增强作用可以持续较长距离。

关键词：格架棒束子通道轴向单相湍流交混

带格架棒束子通道单相湍流交混轴向演化特性实验研究

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核动力工程 2024年

作者：刘莎莎马在勇张锐孙皖张卢腾朱隆祥潘良明重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆大学核工程与核技术系

子通道间的湍流交混是影响堆芯内热工参数准确计算的关键因素，对于提升反应堆安全分析的精度具有重要意义。对于带格架棒束子通道间湍流交混，现有研究常采用热扩散系数研究其平均效应，缺乏对其轴向演化特性的详细分析。本文基于示踪... 详细信息

子通道间的湍流交混是影响堆芯内热工参数准确计算的关键因素，对于提升反应堆安全分析的精度具有重要意义。对于带格架棒束子通道间湍流交混，现有研究常采用热扩散系数研究其平均效应，缺乏对其轴向演化特性的详细分析。本文基于示踪剂分析方法，对带格架与不带格架的双子通道单相湍流交混的轴向演化特性开展了实验研究。实验结果表明格架对于单相湍流交混具有显著增强作用。相对于无格架工况，格架处由于格架强扰动和横流作用湍流交混增强作用最强，格架近下游由于反向横流作用增强作用最弱，格架远下游略强于格架上游，且增强作用可以持续较长距离。

关键词：格架棒束子通道轴向单相湍流交混

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高温液钠在不锈钢丝网吸液芯中毛细特性研究

核动力工程 2024年第2期45卷 110-115页

作者：朱怡儒马誉高张卢腾席治国唐思邈马在勇潘良明张卓华丁书华重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400044 重庆大学核工程与核技术系重庆400044 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213

碱金属高温热管吸液芯的毛细特性对于热管的正常运行具有重要意义。本文采用毛细上升法和称重法在手套箱中开展了高温液态金属钠(简称液钠)在不同目数的304不锈钢丝网吸液芯中毛细特性的实验研究。实验获得了不同温度阶段下吸液芯毛细... 详细信息

碱金属高温热管吸液芯的毛细特性对于热管的正常运行具有重要意义。本文采用毛细上升法和称重法在手套箱中开展了高温液态金属钠(简称液钠)在不同目数的304不锈钢丝网吸液芯中毛细特性的实验研究。实验获得了不同温度阶段下吸液芯毛细性能的变化规律,结果表明:在低于460℃阶段,吸液芯毛细性能提升有限,这是由于不锈钢表面Cr2O3氧化膜对液钠润湿性影响决定的。温度高于460℃之后,液钠与Cr_(2)O_(3)发生腐蚀反应,吸液芯毛细性能明显增强。且液钠对不锈钢表面氧化膜的破坏是不可逆的,在后续加热周期的温度变化阶段将保持最佳浸润性,吸液芯毛细特性将主要受到表面张力物性的影响,呈现随温度升高吸液芯质量下降的变化趋势。根据毛细理论并结合吸液芯结构建立了吸液芯毛细抽吸模型,降温阶段模型预测吸钠质量与实验值的误差在12%以内。

关键词：高温热管丝网吸液芯液钠毛细特性毛细抽吸模型

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基于压缩感知理论的中子能谱解谱方法

原子能科学技术 2024年第6期58卷 1311-1318页

作者：吴广皓邵刚时光刘斌潘良明王锋周小为中国核动力研究设计院成都核总核动力研究设计工程有限公司四川成都610213 福建福清核电有限公司福建福清350300 中国核动力研究设计院建筑设计所四川成都610213 重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400044 重庆大学核工程与核技术系重庆400044

准确的中子能谱信息对于核装置的设计和运行具有十分重要的意义,现有解谱方法通常将先验信息作为迭代初值使用,限制了解谱过程多重先验信息的使用。本文针对中子能谱测量中的解谱问题,建立了基于压缩感知理论的中子能谱解谱方法,并应用... 详细信息

准确的中子能谱信息对于核装置的设计和运行具有十分重要的意义,现有解谱方法通常将先验信息作为迭代初值使用,限制了解谱过程多重先验信息的使用。本文针对中子能谱测量中的解谱问题,建立了基于压缩感知理论的中子能谱解谱方法,并应用于几种典型中子能谱的多球谱仪测量和辐照监督管处中子能谱的活化片测量中的中子能谱解谱问题,结果表明:所建立的解谱方法可实现一次解谱中多重先验信息的使用,可有效实现典型中子能谱和反应堆辐照监督管处中子能谱的解谱,解谱结果与标准解吻合良好。另外,由于多重先验信息的使用,使得解谱过程对方程数量的依赖降低,去除^(238)U和^(237)Np等裂变探测器时辐照监督管处中子能谱依然可得到较高精度的求解,为辐照监督项目去除裂变探测器奠定了理论基础。

关键词：中子能谱解谱压缩感知理论稀疏表示算法稀疏重构算法

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炉膛温度和非均匀热流密度对新设计的含碳颗粒直接还原过程的影响

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Journal of Central South University 2022年第1期29卷 296-312页

作者：李楠王锋潘良明 School of Energy and Power Engineering Chongqing UniversityChongqing 400044China Key Laboratory of Low-grade Energy Utilization Technologies and Systems of Ministry of Education Chongqing 400044China

本文设计了在表面上具有凹坑的新型椭圆形球团,并将其直接还原过程与椭圆形(无凹坑)和球形球团进行比较,进一步研究了炉膛温度和非均匀热流密度对上述球团直接还原过程的影响。结果表明,在还原所得金属化率方面,椭球球团优于球形球团。... 详细信息

本文设计了在表面上具有凹坑的新型椭圆形球团,并将其直接还原过程与椭圆形(无凹坑)和球形球团进行比较,进一步研究了炉膛温度和非均匀热流密度对上述球团直接还原过程的影响。结果表明,在还原所得金属化率方面,椭球球团优于球形球团。在非均匀热流密度的条件下,椭球球团的最终金属化率和除锌率较低。尽管具有表面凹坑的椭圆球团的传热效果改善不明显,但其金属化率和除锌率却得到了提高,这将对转底炉中球团的直接还原过程产生累积效应。在变化的炉温条件下,球团的温度高于恒定炉温情况。在还原1200 s后,球团中的铁的浓度增加到123.6%,金属化率和除锌率分别增加到113.7%和102.2%。这些结果可为转底炉中含碳球团的还原过程设计提供参考。

关键词：转底炉含碳球团直接还原过程传热传质数学模型

基于非监督机器学习方法的竖直环形流道流动沸腾流型研究

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核动力工程 2023年第3期44卷 112-120页

作者：朱隆祥张卢腾孙皖马在勇潘良明重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400044 重庆大学动力工程及工程热物理博士后科研流动站重庆400044 重庆大学核工程与核技术系重庆400044

研究流动沸腾两相流动形态对封闭反应堆安全分析程序关键本构模型具有重要意义。本文基于非监督机器学习流型识别方法,提出将两相流物理知识融入数据驱动的机器学习模型,并构建输入特征的挑选原则:①机器学习在输入特征中捕捉到的应为... 详细信息

研究流动沸腾两相流动形态对封闭反应堆安全分析程序关键本构模型具有重要意义。本文基于非监督机器学习流型识别方法,提出将两相流物理知识融入数据驱动的机器学习模型,并构建输入特征的挑选原则:①机器学习在输入特征中捕捉到的应为流型相关信息;②机器学习的聚类准则应包络该流型下输入特征的所有可能性。依据挑选原则分析电导探针信号生成的汽泡分布特征,确定汽泡弦长累积分布函数数据可用于非监督机器学习流型判断。依据流型识别结果,获得了竖直环形流道内流动沸腾的二维局部流型特性,发现高位局部流型出现在流道中心位置并偏向内加热壁面;并判别了流道截面的全局流型,结果表明流动沸腾泡状流至弹状流的流型转变出现在空泡份额约为0.14位置。

关键词：两相流流型汽泡尺寸分布机器学习输入特征