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严重事故下水蒸气凝结对气溶胶扩散泳影响研究

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原子能科学技术 2017年第1期51卷 73-78页

作者：孙雪霆陈林林史晓磊肖增光魏严凇季松涛中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究部北京102413

基于模拟AP系列非能动安全壳冷却的气溶胶迁移机理试验平台,开展了在干燥及潮湿气氛下的气溶胶沉积试验。结果表明:在潮湿气氛下,气空间内气溶胶浓度会由于扩散泳沉积作用而衰减得更快,且水蒸气的凝结质量流量越大,气溶胶浓度衰减越快... 详细信息

基于模拟AP系列非能动安全壳冷却的气溶胶迁移机理试验平台,开展了在干燥及潮湿气氛下的气溶胶沉积试验。结果表明:在潮湿气氛下,气空间内气溶胶浓度会由于扩散泳沉积作用而衰减得更快,且水蒸气的凝结质量流量越大,气溶胶浓度衰减越快。证实了非能动安全壳冷却设计能够通过提高扩散泳沉积作用而强化气空间的气溶胶衰减。利用该特点,可针对性地采取措施增强水蒸气凝结,强化气溶胶扩散泳作用,提高安全壳内的放射性去除效果。

关键词：非能动安全壳冷却严重事故气溶胶扩散泳水蒸气凝结

气液交叉流阵列PM2.5热泳和扩散泳拟传质模型

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化工学报 2019年第6期70卷 2139-2146页

作者：杨海涛郑志坚朱家骅陈倬杨晨鹏段旬四川大学化学工程学院

基于气溶胶中PM2.5微细颗粒物拟流体特性,对气液交叉流阵列中PM2.5在气溶胶流体传热传质边界层内热泳和扩散泳运动进行拟传质机理分析,与跟随气体的对流传质相叠加,建立了气液交叉流阵列PM2.5热泳和扩散泳拟传质模型,并进行了实验检验... 详细信息

基于气溶胶中PM2.5微细颗粒物拟流体特性,对气液交叉流阵列中PM2.5在气溶胶流体传热传质边界层内热泳和扩散泳运动进行拟传质机理分析,与跟随气体的对流传质相叠加,建立了气液交叉流阵列PM2.5热泳和扩散泳拟传质模型,并进行了实验检验。实验在固定对流条件下,考察了不同气液相温度差导致的热泳、不同气相湿度差导致的扩散泳和颗粒粒径等因素对气液交叉流阵列PM2.5拟传质系数的影响。实验数据统计值与模型表达趋势一致,在初始温差40℃、初始湿度0.118kg/kg条件下,100排气液交叉流阵列PM2.5拟传质系数模型预测值为3.33×10^-3m/s、实验值为3.75×10^-3m/s。

关键词： PM2.5 拟传质模型气液交叉流热泳扩散泳

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安全壳内气溶胶扩散泳行为的试验方法研究

辐射防护 2017年第1期37卷 45-49页

作者：陈林林孙雪霆魏严凇史晓磊肖增光季松涛中国原子能科学研究院北京102413

核电厂严重事故情况下,气溶胶是放射性裂变产物释放的主要载体。为开展非能动冷却安全壳内气溶胶迁移机理试验,需探究可行的试验方法。在已有的气溶胶迁移机理试验平台上,参考同类型的GRACE扩散泳试验,设计并开展了试验研究,获得的结果... 详细信息

核电厂严重事故情况下,气溶胶是放射性裂变产物释放的主要载体。为开展非能动冷却安全壳内气溶胶迁移机理试验,需探究可行的试验方法。在已有的气溶胶迁移机理试验平台上,参考同类型的GRACE扩散泳试验,设计并开展了试验研究,获得的结果与GRACE试验及理论计算的结果相符,验证了试验方法的可靠性。

关键词：严重事故气溶胶扩散泳试验方法

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带电微粒在滤膜附近的定向运动

物理学报 2023年第3期72卷 338-346页

作者：周宏伟欧阳文泽徐升华中国科学院力学研究所微重力重点实验室北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049

滤膜在过滤和分离领域具有非常广泛的使用,但滤膜对溶液中的组分具有吸引或排斥作用,导致粒子产生定向运动,进而在膜附近产生粒子富集或“粒子禁区”等截然不同的效应,目前对此认识尚不清楚,粒子浓度分布不能实时准确测量是其中最大的困... 详细信息

滤膜在过滤和分离领域具有非常广泛的使用,但滤膜对溶液中的组分具有吸引或排斥作用,导致粒子产生定向运动,进而在膜附近产生粒子富集或“粒子禁区”等截然不同的效应,目前对此认识尚不清楚,粒子浓度分布不能实时准确测量是其中最大的困难.本文以表面带负电荷的胶体粒子为模型物质,利用胶体粒子结晶后粒子浓度可以实时原位测量的优势,研究了纤维素滤膜对粒子运动行为的影响规律.研究结果发现带电微粒会自发地在滤膜表面产生富集,滤膜中微量阴阳离子释放导致的扩散泳效应是微粒朝向滤膜产生定向运动的主要原因,基于扩散泳和粒子扩散两种机制构建了粒子运动方程和模型,数值计算结果和实验结果定性一致.此外,粒子除了朝向滤膜的纵向运动之外,壁面电渗流和横向扩散还会使粒子朝向壁面产生迁移,导致管壁粒子数的增多.

关键词：带电微粒滤膜扩散泳定向运动

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湿度场内脱除亚微米颗粒数值模拟与实验验证

高校化学工程学报 2019年第6期33卷 1329-1336页

作者：杨晨鹏陈倬朱家骅杨海涛段旬四川大学化学工程学院

针对含尘气体横掠直立波形通道降膜除尘过程,建立了空气-水蒸气两组分水平二维流场中湿度梯度推动下亚微米颗粒扩散泳机理模型和数值模拟方法,与实验相对照研究了40℃下气流雷诺数Re(895~1 714)、初始相对湿度φ(0.32~0.97)及颗粒粒径dp... 详细信息

针对含尘气体横掠直立波形通道降膜除尘过程,建立了空气-水蒸气两组分水平二维流场中湿度梯度推动下亚微米颗粒扩散泳机理模型和数值模拟方法,与实验相对照研究了40℃下气流雷诺数Re(895~1 714)、初始相对湿度φ(0.32~0.97)及颗粒粒径dp(0.1~1μm)内亚微米颗粒捕集率,结果表明:气流湿度影响显著,φ由0.32增大到0.97时,各粒级颗粒捕集率均有相同程度的提高(~16.5%),低Re时增幅更大,可达21.7%。模拟计算值与实验测试结果偏差在±15%以内,吻合较好。

关键词：亚微米颗粒扩散泳模型数值模拟

非能动安全壳冷却对严重事故下气溶胶沉积影响分析

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原子能科学技术 2016年第12期50卷 2219-2223页

作者：孙雪霆陈林林魏严凇季松涛中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究部北京102413

采用分区法模型计算了不同热工条件下的气溶胶沉积情况,分析了4种自然沉积机理对不同粒径气溶胶的沉积作用。研究表明,气溶胶扩散泳沉积受热工情况影响最为显著。针对AP系列压水堆非能动安全壳冷却的设计特性,可通过降低壁面温度来提高... 详细信息

采用分区法模型计算了不同热工条件下的气溶胶沉积情况,分析了4种自然沉积机理对不同粒径气溶胶的沉积作用。研究表明,气溶胶扩散泳沉积受热工情况影响最为显著。针对AP系列压水堆非能动安全壳冷却的设计特性,可通过降低壁面温度来提高气溶胶的扩散泳沉积,增强安全壳内的气溶胶净化作用,从而提高严重事故下安全壳内的放射性去除效果。

关键词：严重事故非能动安全壳冷却气溶胶沉积扩散泳

不同粒径Janus微球的自驱动：实验及驱动机制对比

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物理学报 2016年第22期65卷 160-166页

作者：王雷磊崔海航张静郑旭王磊陈力西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安710055 中国科学院力学研究所、非线性力学国家重点实验室北京100190

Janus颗粒是两侧具有不同性质的非均质颗粒的统称.利用Pt-SiO2型Janus微球的Pt一侧催化分解H_2O_2溶液,可以使得颗粒自驱运动.本文首先从实验角度对比了不同粒径、相同浓度下的两类自驱动现象,结果表明在d～O(1μm)时为扩散泳驱动,d～O... 详细信息

Janus颗粒是两侧具有不同性质的非均质颗粒的统称.利用Pt-SiO2型Janus微球的Pt一侧催化分解H_2O_2溶液,可以使得颗粒自驱运动.本文首先从实验角度对比了不同粒径、相同浓度下的两类自驱动现象,结果表明在d～O(1μm)时为扩散泳驱动,d～O(10μm)为气泡驱动,二者在运动轨迹、驱动速度上存在很大差异.随后,分析了主导的力学因素,并根据简化后的受力平衡关系建立了多场耦合的数值模型,重点研究了大粒径下浓度及速度场的分布,据此解释了气泡产生的位置及尺寸,并推断壁面滑移系数是数值模型中的关键匹配参数,及其在不同粒径下变化的可能机理.这一研究将为深入理解自驱动的机理及提高自驱动器件的驱动能力提供理论基础.

关键词： Janus微球扩散泳气泡驱动滑移边界

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梭状ZnO颗粒集群的可控聚散

武汉理工大学学报 2018年第9期40卷 1-6页

作者：邓卓祎李小丰牟方志许蕾蕾罗明官建国武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉理工大学材料科学与工程化国际示范学院

研究了ZnO微米梭的可控原位聚散行为。近红外光诱导对流促使分散的氧化锌颗粒聚集成群,利用紫外光照和过氧化氢条件下颗粒间形成的长程扩散泳作用力实现群体的分散。ZnO在纯水中水解释放出的离子因其扩散速度不同形成局部电场,使颗粒间... 详细信息

研究了ZnO微米梭的可控原位聚散行为。近红外光诱导对流促使分散的氧化锌颗粒聚集成群,利用紫外光照和过氧化氢条件下颗粒间形成的长程扩散泳作用力实现群体的分散。ZnO在纯水中水解释放出的离子因其扩散速度不同形成局部电场,使颗粒间形成电解质扩散泳排斥相互作用;过氧化氢的添加促进了水解过程,从而增强扩散泳排斥作用加速集群的分散。在紫外光照下,由于ZnO的光催化和光腐蚀特性其表面发生光化学反应,释放的羟基自由基及氧气分子等形成非电解质扩散泳排斥相互作用促进集群的分散。对比之前的研究多侧重微纳米颗粒集群的构建,该研究不仅提供了实现ZnO颗粒集群可控聚散的方法,同时对于其他材料颗粒集群的聚散控制提供指导,并为集群后期在诸如局部修复等方面的应用奠定基础。

关键词：集群集群行为光控组装对流扩散泳

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微通道内气溶胶的滞留特性数值模拟

微通道内气溶胶的滞留特性数值模拟

作者：李伊辰哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

当核电厂发生严重事故时,若混凝土安全壳被破坏,放射性物质会以气体和气溶胶的形式被释放到大气中。即使安全壳未被破坏,这些有害物质仍可能经由混凝土安全壳缝隙、墙体与管道接口缝隙、阀门旁路、电气穿孔等窄缝通道进入大气环境。本... 详细信息

当核电厂发生严重事故时,若混凝土安全壳被破坏,放射性物质会以气体和气溶胶的形式被释放到大气中。即使安全壳未被破坏,这些有害物质仍可能经由混凝土安全壳缝隙、墙体与管道接口缝隙、阀门旁路、电气穿孔等窄缝通道进入大气环境。本文基于上述背景,利用CFD方法建立了缝隙内粒子的滞留特性计算模型,利用欧拉-拉格朗日方法对微通道内部粒子运动过程进行模拟。将流体相看做连续相,颗粒相看做离散相,选用DPM模型对颗粒进行追踪。选取k-ε湍流模型,利用纳维-斯托克斯方程、连续性方程以及能量守恒方程进行求解。利用相变系数法对微通道内蒸汽冷凝相变过程进行模拟,使用VOF模型对冷凝后产生的两相流动进行模拟,选用组分输运模型模拟空气与蒸汽的混合物工质,利用c语言编写用于计算质量源项与能量源项的程序,利用UDF完成程序的编译和运行。利用所构建的微通道模型,针对微通道内工质的流动特性和粒子的滞留特性进行模拟。得到了不同热工参数、不同微通道结构以及蒸汽冷凝相变条件下缝隙内流体的流动特性和粒子滞留特性的结果数据。分析了不同影响因素的作用,并类比实际混凝土安全壳缝隙,得到了与实际缝隙尺寸相仿结构的工质流动特性和粒子滞留特性变化规律。模拟结果表明,缝隙进出口压力差、流体温度、流动工质发生相变、缝隙尺寸以及缝隙内是否含有微结构均对缝隙泄漏量和缝隙内粒子的滞留特性产生影响。缝隙泄漏量和粒子穿透系数随着压差的增加而增加。相同进出口压差下,受到布朗运动的影响,粒子穿透系数随着流体温度的增加而增加。微通道泄漏量和粒子穿透系数随着缝隙厚度的增加而增大,随着缝隙长度的增加而减小。不同微结构对于缝隙泄漏量有着不同的作用,但不同的微结构都对粒子起到了拦截作用,降低了粒子的穿透系数。当发生冷凝相变时,由于浓度梯度不同所引起的扩散泳作用也对粒子的滞留特性产生影响,认为扩散泳作用的存在能够降低缝隙内气溶胶粒子的穿透系数,降低气溶胶粒子的泄漏风险。在正常运行及严重事故条件下,由于混凝土安全壳厚度较大,混凝土结构产生的随机缝隙具有连续性差、尺寸多变等特点,缝隙内流速较低,粗糙的流道对粒子产生拦截作用,当缝隙尺寸小于1毫米时,认为该缝隙不存在引起大量气溶胶粒子泄漏风险。

关键词：微通道数值模拟混凝土安全壳气溶胶扩散泳