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堆芯燃料组件域横流轮系结构与特性研究

原子能科学技术 2024年

作者：陈广亮章汉琦陶文铨哈尔滨工程大学核科学与技术学院西安交通大学能源与动力工程学院

反应堆冷却剂流动与传热状态的空间差异性易致局部高温，在平均温度安全的条件下引入烧毁熔融风险，堆芯精细化计算流体动力学计算分析能够细致识别堆芯亚毫米级的流体速度、压力、温度等参量极值与分布状态，然而传统研究多对流阻、热... 详细信息

反应堆冷却剂流动与传热状态的空间差异性易致局部高温，在平均温度安全的条件下引入烧毁熔融风险，堆芯精细化计算流体动力学计算分析能够细致识别堆芯亚毫米级的流体速度、压力、温度等参量极值与分布状态，然而传统研究多对流阻、热阻、流动交混等状态进行线、面、体宏观积分来衡量，堆芯千万级或亿级网格的精细化数据被转化为数百或数千数量的集总数据，物理状态由三维降低到二维或一维，空间分辨率从亚毫米级降低到分米级或更低，精细数据不能有效、充分利用。为此，本文开展堆芯精细流动特性研究，探究了流体的自发构形特性，并参考机械齿轮系原理，设计了基于流轮系的精细流动分析方法；探究了堆芯组件域的轮系结构在储能、减阻、降低能量品质蜕变速率、自发优化、维持大域流动交混等特性。结果表明，堆芯燃料组件搅混翼下游流动通过自发构形，使轮系结构逐渐成熟，流动的湍流秩序逐渐协调，经量化分析确认该过程更有利于减缓横流动能的衰减速率；同时堆芯5×5棒束燃料组件等小域流动在反映流动轮系结构上存在偏差，致使质动能交混研究存在一定的局限性。

关键词：反应堆热工水力交混流轮系

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广东石门台森林植被的优势种群及其年龄结构

亚热带植物科学 2018年第2期47卷 144-148页

作者：黄林生李远球戴克元曾阳金缪绅裕陶文琴广东石门台国家级自然保护区管理局广东英德513000 广州大学生命科学学院广东广州510006

本文研究广东石门台国家级自然保护区森林植被乔木层的植物种类组成,并对其中重要值最大的5种种群年龄结构进行探讨。结果表明,样地中胸径大于1.0 cm的植物177种(3593株),隶属于51科101属,其中重要值大于10的乔木树种5种,以山茶科、壳... 详细信息

本文研究广东石门台国家级自然保护区森林植被乔木层的植物种类组成,并对其中重要值最大的5种种群年龄结构进行探讨。结果表明,样地中胸径大于1.0 cm的植物177种(3593株),隶属于51科101属,其中重要值大于10的乔木树种5种,以山茶科、壳斗科和樟科等为表征科。优势种群的年龄结构中,疏齿木荷Schima remotiserrata、红锥Castanopsis hystrix种群为基本稳定种群;密花树Rapanea neriifolia、鼠刺Itea chinensis种群为增长种群;木荷Schima superba种群趋于衰退。整体上,石门台的常绿阔叶林森林植被种类组成复杂,结构较稳定。

关键词：亚热带常绿阔叶林植物种群年龄结构森林植被石门台

Ca(OH)_(2)脱水过程数值研究及强化

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工程热物理学报 2024年第1期45卷 143-151页

作者：张严心王梦祎陈黎周宇昊陶文铨西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室西安710049 华电电力科学研究院有限公司杭州310030

建立了Ca(OH)_(2)/CaO反应器脱水过程的多孔介质流动换热模型,对Ca(OH)_(2)/CaO热化学储能系统的脱水过程进行了三维数值模拟研究,分析了储能系统在脱水过程中温度、反应物浓度的动态变化,并针对该反应系统设计了一系列强化传热传质措施... 详细信息

建立了Ca(OH)_(2)/CaO反应器脱水过程的多孔介质流动换热模型,对Ca(OH)_(2)/CaO热化学储能系统的脱水过程进行了三维数值模拟研究,分析了储能系统在脱水过程中温度、反应物浓度的动态变化,并针对该反应系统设计了一系列强化传热传质措施,通过增加多种类型翅片、添加多孔通道及金属板、改变反应器高径比、采用圆台型反应器来强化传热及传质,分析了各种工况下储能系统的温度、压力变化情况。结果表明:添加翅片有利于强化反应器的传热性能,提高脱水过程速率;添加多孔通道一方面可以强化传热,另一方面多孔结构可以作为水蒸气的扩散通道,减小水蒸气扩散阻力,强化传质;在孔隙率不变的前提下,增大反应器高径比会强化反应器的传热性能,但是会增加水蒸气扩散阻力。改变反应器高径比会对反应器传热及传质性能产生影响;采用圆台型反应器时,其脱水反应的快慢取决于反应器最大截面处的反应速率大小。相比于传质,传热对圆台反应器的脱水过程起主要影响;对于研究尺寸下的反应器,强化传热对反应系统性能的提升作用优于强化传质。研究结果可为热化学储能反应器的结构优化与性能提升提供一定的参考价值。

关键词：热化学储能 Ca(OH)_(2)/CaO 多孔介质翅片多孔通道

习近平关于发展新质生产力重要论述的创新性贡献

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北京理工大学学报（社会科学版） 2024年第4期26卷 1-8页

作者：陈慧玲陶文昭中国人民大学马克思主义学院北京100872

习近平关于发展新质生产力的重要论述具有重大的创新性贡献,是马克思主义中国化时代化的最新理论成果之一。在关于“什么是新质生产力”的认识上达到了新高度,阐明新质生产力是指坚持以创新发展理念和思维为主导,具有“高科技、高效能... 详细信息

习近平关于发展新质生产力的重要论述具有重大的创新性贡献,是马克思主义中国化时代化的最新理论成果之一。在关于“什么是新质生产力”的认识上达到了新高度,阐明新质生产力是指坚持以创新发展理念和思维为主导,具有“高科技、高效能、高质量”特征,追求实现生产力水平整体优化跃升的一种先进生产力。在关于“为什么要发展新质生产力”的认识上进行了新阐释,指出发展新质生产力是推动高质量发展的内在要求和重要着力点,掌握全球科技竞争先机的根本要求和现实保障,以及实现人民对美好生活向往的本质要求和关键举措。在关于“如何发展新质生产力”的认识上提供了新方案,从加快实现高水平科技自立自强,引领发展战略性新兴产业和未来产业,畅通教育、科技、人才的良性循环,坚持先立后破、因地制宜、分类指导的科学方法和持续推进全面深化改革等方面,深刻论述其现实进路。

关键词：新质生产力基本内涵重大意义现实进路创新性贡献

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极端灾害下基于光储优化配置的配电网供电恢复方法

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电力系统自动化 2024年

作者：陶文嘉冯亮彭克肖传亮赵学深陈佳佳山东理工大学电气与电子工程学院

近年来，由极端灾害引发的配电网上级电源停电事故屡次发生。配电网单纯在运行层面进行供电恢复策略的制定时，常会出现电源资源不足的问题，难以保证重要负荷的持续、可靠供电。针对上述问题，提出了基于光储优化配置的配电网供电恢复... 详细信息

近年来，由极端灾害引发的配电网上级电源停电事故屡次发生。配电网单纯在运行层面进行供电恢复策略的制定时，常会出现电源资源不足的问题，难以保证重要负荷的持续、可靠供电。针对上述问题，提出了基于光储优化配置的配电网供电恢复方法，以达到资源高效利用与负荷可靠保供的最优均衡。首先，采用Beta分布模型拟合光照强度分布，建立了计及时序特性的光伏出力模型；其次，构建了配电网光储选址定容和极端灾害下动态孤岛划分的双层供电恢复优化模型，其中，上层模型考虑了投资与运维成本、线路损耗和负荷失电成本，下层模型则以恢复的负荷量最大为目标函数，通过深度优先搜索算法实现孤岛初步分区，利用功率裕度和能量裕度指标对孤岛进行动态划分，进而实现极端灾害下负荷供电的最大恢复。最后，通过算例对比不同策略的恢复效果和成本，验证了所提方法的可行性与优越性。

关键词：配电网极端灾害光储选址定容动态孤岛划分供电恢复

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面向金属泡沫散热器设计的自然对流拓扑优化

西安交通大学学报 2024年

作者：罗纪旺陈黎郑鑫建杨骐瑞陶文铨西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室

针对传统方块型金属泡沫散热器散热效率不高，难以满足高功率电子器件散热需求的问题，发展了基于格子Boltzmann和水平集方法的三维拓扑优化方法。首先，采用格子Boltzmann方法求解多孔介质内的流动和传热过程；然后，采用伴随格子Boltz... 详细信息

针对传统方块型金属泡沫散热器散热效率不高，难以满足高功率电子器件散热需求的问题，发展了基于格子Boltzmann和水平集方法的三维拓扑优化方法。首先，采用格子Boltzmann方法求解多孔介质内的流动和传热过程；然后，采用伴随格子Boltzmann方法计算梯度；最后，根据反应-扩散方程更新水平集函数。通过对底部放置发热元件方腔的自然对流过程开展拓扑优化，得到特征格拉晓夫数为2.4×102～1.2×105的4种优化散热器结构，定量评估了散热器的强化换热性能并分析相关机理。研究结果表明：随着格拉晓夫数的增大，散热主导机制由热传导转变为热对流，优化结构由伸展的树枝状向收缩的花朵状结构转变，以留出更多空间使得流动涡旋充分发展；与传统的金属泡沫方块结构和开槽的金属泡沫块结构相比，所得优化结构表现出优异的散热性能，其分支结构和中空结构能够优化方腔内的流动，从而将散热效率提升了29.7%以上，表明所提拓扑优化方法的有效性。研究工作可为新型金属泡沫散热器的设计提供理论指导。

关键词：散热器设计强化换热伴随格子Boltzmann方法金属泡沫拓扑优化

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空间引力波探测无拖曳技术现状与趋势

国防科技大学学报 2024年第2期46卷 1-17页

作者：张锦绣陶文舰连晓斌王继河孟云鹤刘源中山大学航空航天学院广东深圳518107 中山大学物理与天文学院广东珠海519082 上海卫星工程研究所上海201109 中山大学人工智能学院广东珠海519082

航天器无拖曳控制是实现引力波空间探测科学平台超静超稳运行的核心关键技术之一。目前,国内外各研究机构对航天器系统的动力学与控制进行了深入研究,并针对不同的探测频段需求提出了不同的探测任务。根据探测任务进行了航天器编队设计... 详细信息

航天器无拖曳控制是实现引力波空间探测科学平台超静超稳运行的核心关键技术之一。目前,国内外各研究机构对航天器系统的动力学与控制进行了深入研究,并针对不同的探测频段需求提出了不同的探测任务。根据探测任务进行了航天器编队设计与控制的详细介绍和分析,对涉及的无拖曳与姿态控制、高精度惯性传感器与执行机构等原理和理论方法进行了深入的剖析。针对现已开展的空间引力波探测无拖曳航天器在轨飞行的演示验证整体情况进行详述和分析。在此基础上,提出后续开展相关研究中亟待解决的关键问题,指出未来无拖曳航天器系统动力学与控制的研究热点和趋势。

关键词：无拖曳航天器空间引力波探测轨道设计与控制无拖曳与姿态控制惯性传感器与执行机构飞行演示验证

宽雷诺数下肋参数对U型内冷通道流动与换热特性影响的实验研究

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西安交通大学学报 2024年第6期58卷 103-113页

作者：万红牛丁俣中程想陈黎王进冀文涛陶文铨西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室西安710049 河北工业大学能源与环境工程学院天津300401

为了研究肋高和通道高的比值(e/H)、肋间距与肋高的比值(P/e)以及肋角度(α)对U型带肋通道流动与换热特性的影响,采用铜板法结合热电偶测量壁面温度分布,对6个不同肋参数U型带肋通道的表面换热特性进行了实验研究。带肋通道截面为正方形... 详细信息

为了研究肋高和通道高的比值(e/H)、肋间距与肋高的比值(P/e)以及肋角度(α)对U型带肋通道流动与换热特性的影响,采用铜板法结合热电偶测量壁面温度分布,对6个不同肋参数U型带肋通道的表面换热特性进行了实验研究。带肋通道截面为正方形,实验的Re为5.0×10^(3)~1.0×10^(5)。研究结果表明,随着e/H和Re的增大,带肋通道的对流换热系数逐渐增大,但相应的流动损失增幅明显,e/H从0.08增大到0.12时,通道的阻力系数增大了近一倍。对于e/H=0.08的通道,P/e分别为6、8、10时,P/e为8时的对流换热系数和阻力损失均高于其他两种情况。相较于90°正交肋,带角度的斜肋能够进一步增强带肋通道的对流换热,75°肋的强化效果略强于60°肋。在实验参数范围内,对于几种不同的带肋U型通道,对流换热系数为光滑通道的1.9~3.0倍,阻力系数为光滑通道的4~16倍。综合考虑换热与流阻,e/H=0.08、P/e=8、α=45°的通道性能最好。

关键词：涡轮叶片内部冷却带肋通道对流换热

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涡轮叶片前腔冲击/气膜复合冷却与单一气膜冷却结构对比实验研究

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推进技术 2024年

作者：丁俣中程想万红牛冀文涛陶文铨西安交通大学能源与动力工程学院热流科学与工程教育部重点实验室

为了对比前腔冲击/气膜复合冷却结构和单一气膜冷却结构对涡轮叶片冷却特性的影响，本文以完整叶片为测试对象，针对低导热系数叶片进行了内外耦合综合冷却换热实验。测试叶片前腔压力面采用单一气膜冷却和冲击/气膜复合冷却结构。实验... 详细信息

为了对比前腔冲击/气膜复合冷却结构和单一气膜冷却结构对涡轮叶片冷却特性的影响，本文以完整叶片为测试对象，针对低导热系数叶片进行了内外耦合综合冷却换热实验。测试叶片前腔压力面采用单一气膜冷却和冲击/气膜复合冷却结构。实验采用红外热像仪测量了叶片表面的温度分布，分析了吹风比(M )对于叶片综合冷却效率的影响。研究了不同工况下两种冷却结构对涡轮叶片冷却特性的影响。实验结果表明，由于叶片表面压力分布不均匀，更靠近前缘的第一排气膜孔处冷却效率小于第二排，且吹风比越小该现象越明显。相较于传统的气膜冷却叶片，冲击/气膜复合冷却叶片在M=0.4， 1.2， 2.0的情况下，冷却效率分别提升了3.45%，6.33%，5.64%。同时，冲击冷却造成的冷却剂动能损失，能够削弱高吹风比下冷却剂出流后脱离壁面的情况发生。

关键词：涡轮叶片气膜冷却冲击冷却耦合传热红外热像仪