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钠冷快堆堆芯出口冷却剂热振荡现象数值模拟研究

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钠冷快堆堆芯出口冷却剂热振荡现象数值模拟研究

作者：郝晓雨哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

在钠冷快堆中,由于堆芯功率的不均匀分布和子通道冷却剂流量不同导致流出堆芯的液态钠的温度分布不均匀。当温度不同的冷却剂在堆芯出口混合,其中由于热流体和冷流体之间的对流混合引起温度波动,这可能导致暴露在上腔室中的中心柱的周... 详细信息

在钠冷快堆中,由于堆芯功率的不均匀分布和子通道冷却剂流量不同导致流出堆芯的液态钠的温度分布不均匀。当温度不同的冷却剂在堆芯出口混合,其中由于热流体和冷流体之间的对流混合引起温度波动,这可能导致暴露在上腔室中的中心柱的周期性热应力和高循环热疲劳而导致裂纹产生和在结构中传播的可能性,这种现象称之为热振荡。由于液体钠的温度变化较大且导热系数较高,因此在钠冷快堆中温度波动的效果比在轻水堆中更明显。因此,为了确保核电站的安全运行为减少堆芯出口上腔室内结构的热疲劳,对钠冷快堆堆芯出口温度波动进行研究是非常重要的。本研究采用平行三喷口模型进行了数值模拟,研究热振荡现象中流体和结构温度波动特性。根据实验装置条件以1:1建立几何模型,模拟中冷热流体温差约为40℃,速度边界条件分为冷热流体等速与非等速两类。选用壁面模拟的WMLES湍流模型使得LES可计算于高雷诺数下的有界流动,降低经典壁面解析LES模型网格分辨率对Re数的依赖。使用Coupled Wall方法进行流体域和固体域的热耦合计算,进行网格空间离散化和时间离散化格式的讨论,并设定监测值确保模拟计算结果收敛。将对称面和近壁面测线处的无量纲平均温度和方均根温度分布与PLAJEST实验数据进行了比较,模拟结果与测量位置处实验结果表现出相当好的一致性,验证了本课题数值模拟WMLES湍流模型的正确性和可行性。参照真实燃料组件子弹状头部设计和七开孔布置,设计中国实验快堆组件头部简化模型,建立更加真实的堆芯出口几何模型,研究CEFR堆芯出口区域热振荡现象。根据CEFR平衡态堆芯堆芯燃料组件流量和出口温度分布,选取两组典型温度和速度边界条件,模拟中冷热流体温差约为20℃,雷诺数在35.8-39.3万之间。通过合理的数值设定,使用WMLES湍流模型进行模拟。模拟结果验证了在y=100mm高度处三中心处布置测温热电偶的合理性,建议监测点温度采样时间取1s。分析中心柱附近时域与频域特性发现,向壁面方向温度波动呈现衰减特征,其中固体域内幅值小于1℃,振幅较大的波动频率集中在10Hz内。

关键词：钠冷快堆堆芯出口平行三喷口模型热振荡大涡模拟

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一种应用于LED驱动的新型过温保护电路

电子技术应用 2024年第1期50卷 27-30页

作者：文鑫冯全源程简西南交通大学微电子研究所四川成都611756 四川省科学技术厅四川成都610016

基于0.18μm BCD工艺,设计了一种应用于LED驱动的新型过温保护电路。利用基于电流求和的Banba型带隙基准源来产生高低阈值电压,从而消除芯片在过温点附近的振荡现象,同时带隙基准源加入了高阶曲率补偿,提高了过温阈值点的精度。通过Cade... 详细信息

基于0.18μm BCD工艺,设计了一种应用于LED驱动的新型过温保护电路。利用基于电流求和的Banba型带隙基准源来产生高低阈值电压,从而消除芯片在过温点附近的振荡现象,同时带隙基准源加入了高阶曲率补偿,提高了过温阈值点的精度。通过Cadence软件对该电路进行了仿真验证。结果表明,在-40℃~150℃的温度变化区间内,高低阈值电压的温度特性好,温度系数为2.9 ppm。当温度高于131.8℃时,能够触发过温保护;当温度低于109.4℃时,电路可恢复正常工作,迟滞量为22.4℃。该过温保护电路精度高,稳定性好,可应用于LED驱动芯片中。

关键词： LED驱动过温保护热振荡

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快堆中心测量柱高周热疲劳评定方法

原子能科学技术 2018年第5期52卷 942-947页

作者：郑澍陆道纲曹琼刘超丁云龙华北电力大学核科学与工程学院北京102206 华北电力大学非能动核能安全技术北京市重点实验室北京102206

流体温度振荡是快堆中的常见现象。快堆中心测量柱下封头处于流体温度振荡严重的位置,流体温度振荡会降低反应堆结构材料的寿命,威胁反应堆的安全。为了研究流体温度振荡对中心测量柱下封头寿命的影响,将中心测量柱下封头简化为平板模型... 详细信息

流体温度振荡是快堆中的常见现象。快堆中心测量柱下封头处于流体温度振荡严重的位置,流体温度振荡会降低反应堆结构材料的寿命,威胁反应堆的安全。为了研究流体温度振荡对中心测量柱下封头寿命的影响,将中心测量柱下封头简化为平板模型,提出了一套热疲劳评定方法。利用Miner法则对结构材料的疲劳损伤因子进行计算,并针对中心测量柱下封头进行分析。本文计算结果符合Miner法则的要求,可为工程应用中的材料选取和厚度选择提供参考。

关键词：温度振荡热振荡高周热疲劳评定 Miner法则

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提高SI燃烧废气稀释极限

燃烧科学与技术 2011年第2期17卷 181-185页

作者：陈韬谢辉李乐虞卫飞张松赵华天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072

针对不同负荷之间,均质充量压燃着火和传统火花点燃两种燃烧模式的转换问题,在HCCI燃烧的边界外SI工况点上,通过内外部废气耦合控制燃烧结合气门参数调整的方法,在一台装有全可变气门机构的单缸进气道喷射实验发动机上,进行了拓展SI燃... 详细信息

针对不同负荷之间,均质充量压燃着火和传统火花点燃两种燃烧模式的转换问题,在HCCI燃烧的边界外SI工况点上,通过内外部废气耦合控制燃烧结合气门参数调整的方法,在一台装有全可变气门机构的单缸进气道喷射实验发动机上,进行了拓展SI燃烧废气稀释极限的研究.目的是减少两种燃烧模式之间的热阶跃和稀释度阶跃,以实现无缝的负荷调节.研究发现:通过调整不同的内外部废气比例,结合气门参数的调节,可以有效拓展SI燃烧的废气稀释极限,从5%左右提升至30%左右,同时得到较好的燃油经济性.与此同时,气门参数的设定也可以与HCCI相接近,减少了两者气门参数之间的差距.但是在优化过程中,必须要规避由于热振荡现象造成的循环变动限制.

关键词：废气稀释SI 热振荡无节气门废气再循环

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温度梯度驱动下水银在石墨烯表面的运动特性

微纳电子技术 2015年第7期52卷 439-445页

作者：董鑫张忠强程广贵郭立强葛道晗王晓东江苏大学微纳米科学技术研究中心江苏镇江212013

采用分子动力学模拟的方法,探究温度梯度驱动下水银在石墨烯表面的流动特性。重点研究了石墨烯的全局热振荡对石墨烯表面水银运动的影响。研究表明:在稳定的温度梯度下,单层石墨烯模型与刚体石墨烯模型的表面温度均呈近似线性分布,但刚... 详细信息

采用分子动力学模拟的方法,探究温度梯度驱动下水银在石墨烯表面的流动特性。重点研究了石墨烯的全局热振荡对石墨烯表面水银运动的影响。研究表明:在稳定的温度梯度下,单层石墨烯模型与刚体石墨烯模型的表面温度均呈近似线性分布,但刚体石墨烯模型表面温度分布的线性特征更加明显;同时,石墨烯表面水银液滴在温度梯度驱动下从高温区域向低温区域运动,且水银液滴在石墨烯表面流动的速度、加速度均随温度梯度的增大而增大。提出了刚体石墨烯模型。研究结果表明,石墨烯的全局热振荡所产生的驱动力方向与水银液滴在石墨烯表面的运动方向相同,均由高温区域指向低温区域。

关键词：微电子机械系统(MEMS) 分子动力学(MD) 石墨烯温度梯度热振荡

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基于迟滞比较器的过热保护电路设计

半导体技术 2012年第9期37卷 670-673页

作者：苏长江吴春瑜王绩伟温绍琨辽宁大学物理学院沈阳100036 辽宁省集成电路与电子系统设计联合实验室沈阳110036

为了防止芯片过热,提高芯片可靠性和稳定性,采用0.5μm CMOS工艺,设计了一种具有迟滞比较器的过热保护电路。由于采用了折叠式运放,使得比较器输入范围更大,灵敏度和迟滞性能更好。利用Cadence Spectre仿真工具对电路进行了仿真,结果表... 详细信息

为了防止芯片过热,提高芯片可靠性和稳定性,采用0.5μm CMOS工艺,设计了一种具有迟滞比较器的过热保护电路。由于采用了折叠式运放,使得比较器输入范围更大,灵敏度和迟滞性能更好。利用Cadence Spectre仿真工具对电路进行了仿真,结果表明电源电压为4.5～7 V时,过温保护阈值变化量极小,表现出输出信号对电源的良好抑制。当温度超过130℃时,输出信号翻转,芯片停止工作;温度降低至90℃时,芯片恢复工作。此电路可以通过调整特定管子的尺寸而控制两个阈值电压的大小,从而避免热振荡的发生。

关键词： CMOS 迟滞比较器过热保护翻转热振荡

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一种快速转换的过温保护电路

半导体技术 2016年第1期41卷 22-26页

作者：张专程新红俞跃辉王坤中国科学院上海微系统与信息技术研究所汽车电子工程中心上海200050 上海科技大学物质科学与技术学院上海200031

基于0.35μm BCD工艺设计了应用于车用本地内联网(LIN)收发器芯片内的过温保护电路。在普通两级比较器上引入简单正反馈,实现了温度的滞回特性,避免电路在翻转温度阈值点产生热振荡。利用三极管(BJT)产生的与绝对温度成正比(PTAT)电压... 详细信息

基于0.35μm BCD工艺设计了应用于车用本地内联网(LIN)收发器芯片内的过温保护电路。在普通两级比较器上引入简单正反馈,实现了温度的滞回特性,避免电路在翻转温度阈值点产生热振荡。利用三极管(BJT)产生的与绝对温度成正比(PTAT)电压和与绝对温度成反比(CTAT)电压进行比较,两者的压差随温度变化快,输出的包含过温判定的控制信号跳转温区小,转换速度快,能实现对芯片的过温锁定保护。利用Cadence Spectre软件对所设计的电路进行仿真,结果表明,正翻转(开启)温度t+=159.4℃,输出信号的由低电平向高电平跳转温区仅为0.1℃,热转换速度为50 V/℃,逆翻转(关闭)温度t-=147.4℃,具有12℃的温度滞回量。电路在电源电压变化时能稳定可靠的工作,可满足汽车电子的应用需求。

关键词：过温保护温度滞回热振荡热转换速度汽车电子

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一种高精度过温保护电路的设计

电子器件 2016年第1期39卷 86-89页

作者：谭玉麟冯全源西南交通大学微电子研究所成都611756

基于UMC 0.25μm BCD工艺,设计了一款高精度过温保护电路。通过基准电路中三极管的基极-发射极电压的负温度特性实现温度检测,调节电阻的比值产生迟滞温度量,避免了电路热振荡现象。经过HSPICE仿真验证,电路在温度130℃时,过温保护信号... 详细信息

基于UMC 0.25μm BCD工艺,设计了一款高精度过温保护电路。通过基准电路中三极管的基极-发射极电压的负温度特性实现温度检测,调节电阻的比值产生迟滞温度量,避免了电路热振荡现象。经过HSPICE仿真验证,电路在温度130℃时,过温保护信号发生翻转,关断芯片,待温度降低到99℃时再次开启,具有31℃迟滞量。在电源电压变化时,过温保护电路的过温阈值和迟滞温度漂移量最大仅为0.24℃偏差。

关键词：过温保护迟滞热振荡

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一种基于电流比较的新型过温保护电路

半导体技术 2014年第8期39卷 567-569,588页

作者：林嵩冯全源西南交通大学微电子研究所成都610031

为了防止芯片过热,提高芯片可靠性和稳定性,提出了一种改进的高精度、低功耗、具有迟滞功能且结构简单的过温保护电路。在不引入热振荡的前提下,实现稳定电路温度和输出关断信号的双重功能。阐述了过温保护电路的工作原理,基于先锋国际... 详细信息

为了防止芯片过热,提高芯片可靠性和稳定性,提出了一种改进的高精度、低功耗、具有迟滞功能且结构简单的过温保护电路。在不引入热振荡的前提下,实现稳定电路温度和输出关断信号的双重功能。阐述了过温保护电路的工作原理,基于先锋国际半导体公司的BiCMOS0.5μm工艺库模型进行电路设计,采用Hspice软件并用先锋国际半导体公司的BiCMOS 0.5μm工艺库模型对该电路进行模拟仿真。仿真结果表明:当外界温度达到137℃时,过温保护电路输出发生翻转,从而关断芯片内的其他电路,降低功耗,使温度降低。当温度降到120℃时,芯片回到正常工作状态,温度迟滞量为17℃,性能稳定可靠。

关键词：低功耗迟滞功能过温保护电路热振荡 BICMOS