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侧向水流作用下均匀沙休止角变化的试验研究

泥沙研究 2017年第3期42卷 1-6页

作者：陈立宋涛李东锋王俊洲武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072

散体沙动水休止角是表征沙丘、沙洲等散体沙堆积体稳定形态的重要特征参数,在岸坡稳定分析、坝前冲刷漏斗形态研究中有着广泛的应用。采用室内试验的方法研究了侧向水流作用下不同粒径天然均匀散体沙水下休止角的变化规律。结果表明:在... 详细信息

散体沙动水休止角是表征沙丘、沙洲等散体沙堆积体稳定形态的重要特征参数,在岸坡稳定分析、坝前冲刷漏斗形态研究中有着广泛的应用。采用室内试验的方法研究了侧向水流作用下不同粒径天然均匀散体沙水下休止角的变化规律。结果表明:在水流流速超过泥沙颗粒起动流速后,天然散体沙水下休止角随流速增大而减小,且减小的速度随着流速的进一步增加而更加迅速;相同流速条件下,粗颗粒泥沙的水下休止角大于细颗粒,其对流速变化的敏感度也低于细颗粒。基于侧向水流边坡上泥沙颗粒的受力分析,引入相对流速概念,初步建立了侧向水流作用下均匀散体沙动水休止角计算公式及其简化形式。

关键词：侧向水流天然均匀散体沙相对流速动水休止角计算公式

316L钢表面CrWMn铁基熔敷层在液态PbBi中耐腐蚀性分析

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功能材料 2017年第1期48卷 1199-1203页

作者：黄飞雷玉成陆超顾俊朱强江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013

采用TIG焊在316L钢表面熔敷CrWMn铁基合金,研究了熔敷层在550℃动态(相对流速为1.70,2.31和2.98m/s)液态PbBi中的耐腐蚀性能。结果表明,受腐蚀试样表面均存在元素溶解现象,并生成了双氧化层,外层为疏松多孔的Fe3O4,内层为致密的FeCr_2O_... 详细信息

采用TIG焊在316L钢表面熔敷CrWMn铁基合金,研究了熔敷层在550℃动态(相对流速为1.70,2.31和2.98m/s)液态PbBi中的耐腐蚀性能。结果表明,受腐蚀试样表面均存在元素溶解现象,并生成了双氧化层,外层为疏松多孔的Fe3O4,内层为致密的FeCr_2O_4。相对流速超过2.31m/s时,加快Fe、O的扩散,内层已出现新相(Fe_(0.6)Cr_(0.4))_2O_3。短期内,流速越快,外层受腐蚀越严重,其厚度越薄;而内层厚度变化很小。尤其致密的内层很好地保护了熔敷层基体,从而保护316L钢表面,阻止了Ni等元素的溶解。

关键词： CrWMn铁基熔敷层铅铋共晶体腐蚀相对流速双氧化层

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铝液波浪垂直振荡对电流效率的影响

轻金属 2013年第2期 39-41页

作者：梁汉李向国华中科技大学湖北武汉430074

磁流体水平流速与垂直波动幅值都会影响电流效率。在电解质熔体与阴极铝液相接触界面上,熔体垂直振荡与水平流动相比较,垂直波动状态有更大的接触面积,更快的相对运动速度和更短的氧化层距离。因而垂直波动状态对电流效率下降有更严重... 详细信息

磁流体水平流速与垂直波动幅值都会影响电流效率。在电解质熔体与阴极铝液相接触界面上,熔体垂直振荡与水平流动相比较,垂直波动状态有更大的接触面积,更快的相对运动速度和更短的氧化层距离。因而垂直波动状态对电流效率下降有更严重的影响。

关键词：溶解面积相对流速氧化层距离

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磁流体动力学角速度传感器的温度特性分析

仪表技术与传感器 2022年第7期 1-6页

作者：王岩岩李醒飞纪越天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072 天津市电气装备智能控制重点实验室天津300387

磁流体动力学角速度传感器基于磁流体动力学效应工作,导电流体置于旋转的磁场环境,切割磁感线产生感应电势。环境温度变化,会影响导电流体的黏度、电导率及磁通密度进而改变导电流体的响应状态,从而影响传感器的输出。文中从理论上分析... 详细信息

磁流体动力学角速度传感器基于磁流体动力学效应工作,导电流体置于旋转的磁场环境,切割磁感线产生感应电势。环境温度变化,会影响导电流体的黏度、电导率及磁通密度进而改变导电流体的响应状态,从而影响传感器的输出。文中从理论上分析了温度对传感器关键部件的影响,并利用MAXWELL及FLUENT进行耦合仿真,通过温度实验加以验证。结果表明:低频时导电流体的正温度效应小于永磁回路的负温度效应;中高频时,影响MHD角速度传感器表头温度稳定性的主导因素为永磁回路的负温度效应,为减小传感器温度漂移并进行结构优化设计提供依据。

关键词： MHD角速度传感器导电流体永磁回路输出电势相对流速温度系数

316L不锈钢焊缝耐高速流液态铅铋腐蚀性的研究

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316L不锈钢焊缝耐高速流液态铅铋腐蚀性的研究

作者：罗梦江苏大学

学位级别：硕士

在核工业领域,铅铋共晶合金(Lead Bismuth Eutectic,LBE)是第四代核能系统中的铅冷快堆(Lead-cooled Fast Reactor,LFR)以及加速器驱动次临界系统(Accelerator Driven Sub-critical System,ADS)的首选冷却剂,同时还是ADS的散裂靶候选材料。但是高速流液态LBE会对长期暴露其中的包层结构材料造成腐蚀,减少包层结构材料的使用寿命。316L不锈钢因其优异的性能,尤其是抗辐照损伤和耐腐蚀性能,被首选为核用钢种,大规模的被用作核反应堆的包层结构材料。核反应堆的包层结构部件,如主泵叶轮、管道接合处和冷却剂存储箱等,都需要通过焊接进行制造,然而焊缝组织不均匀、焊后残余应力等造成焊缝薄弱性,导致焊缝在高速流液态LBE中被优先腐蚀,且腐蚀过程更加复杂。因此研究316L不锈钢焊缝耐高速流液态LBE腐蚀性具有重要意义,可以为提高核反应堆包层结构材料的耐腐蚀性能及服役寿命提供理论依据。本文首先采用钨极氩弧焊对316L不锈钢板进行对接焊,单面焊双面成形,然后将部分焊后钢板制备成不同表面状态以及进行固溶处理,最后将所有试验材料切割成T型试样,并放入本课题组自主研制的耐高速流液态金属腐蚀试验用装置进行模拟腐蚀试验。所有试验都是在550℃饱和氧浓度的液态LBE中进行,具体试验如下:1)在不同相对流速(1.70 m/s,2.31 m/s,2.62 m/s,2.98 m/s,3.69 m/和4.77 m/s)下腐蚀500 h,研究高速流液态LBE腐蚀机理和相对流速对焊缝耐腐蚀行为的影响;并在不同相对流速(1.70 m/s,2.31 m/s和2.98 m/s)下延长腐蚀时间至1500 h,研究腐蚀时间对焊缝耐腐蚀行为的影响;2)将不同表面状态(180#砂纸打磨,1000#砂纸打磨,机械抛光和电解抛光)试样置于2.98 m/s相对流速下腐蚀500 h,研究表面状态对焊缝耐腐蚀性能的影响;3)固溶处理试样置于2.98 m/s相对流速下腐蚀500 h,研究固溶处理对焊缝耐腐蚀性能的影响。研究结果表明:腐蚀后试样表面都生成了双氧化层,内氧化层为较致密的FeCrO,向基体内生长,外氧化层为较疏松的FeO和PbFeO,向外生长,易被腐蚀。高速流液态LBE的腐蚀过程主要有元素迁移(造成溶解腐蚀和氧化腐蚀)和磨损腐蚀这两种形式,Cr、Fe和O是元素迁移的关键,磨损腐蚀能剥落氧化层,促进元素迁移。相对流速对焊缝耐腐蚀过程的影响是复杂的,总体上相对流速越快,焊缝表面内氧化层越厚,即腐蚀程度越深。当相对流速小于2.62 m/s时溶解和氧化腐蚀随流速提高而加剧,起主导作用;当相对流速大于2.98 m/s时因较厚的内氧化层严重阻碍元素迁移,溶解和氧化腐蚀被削弱,磨损腐蚀起主导作用。磨损腐蚀是随着相对流速的增加而持续加强的,直至损坏焊缝。当延长腐蚀时间至1500 h时,试样腐蚀程度变深。在相对流速为2.98 m/s时,表面状态粗糙度越小的试样能减小表面磨损腐蚀程度,同时处理表面过程中形成的强化层能阻碍元素迁移,从而提高试样耐腐蚀性能,其中电解抛光试样耐腐蚀性最佳。在相对流速为2.98 m/s时,固溶处理能固溶碳化物和杂质,均匀化组织,减少薄弱区域,从而减少元素迁移速率,提高试样的耐腐蚀性。

关键词： 316L不锈钢焊缝液态铅铋合金腐蚀相对流速表面状态固溶处理

不锈钢在550℃铅铋共晶合金中腐蚀行为的研究

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不锈钢在550℃铅铋共晶合金中腐蚀行为的研究

作者：鞠娜江苏大学

学位级别：硕士

铅铋共晶合金(LBE)具有优良的物理性能及化学性能,是第四代核能系统铅冷快堆冷却剂的首选材料,也是加速器驱动次临界系统的冷却剂兼散裂靶材的重要候选材料。321、410和430不锈钢具有优良的抗腐蚀性,良好的高温性能和导热性,是核反应堆... 详细信息

铅铋共晶合金(LBE)具有优良的物理性能及化学性能,是第四代核能系统铅冷快堆冷却剂的首选材料,也是加速器驱动次临界系统的冷却剂兼散裂靶材的重要候选材料。321、410和430不锈钢具有优良的抗腐蚀性,良好的高温性能和导热性,是核反应堆冷却剂主管道结构材料的候选材料。然而,高温LBE对钢材料具有较强的腐蚀作用,因此研究321、410和430不锈钢在LBE中的腐蚀行为是非常具有实际意义和应用价值的,为未来321、410和430不锈钢在核反应堆的实际应用中提供可靠的数据支持。研究在静态LBE中腐蚀时间对不锈钢腐蚀行为的影响。对321、410和430不锈钢在550℃静态的LBE中进行腐蚀试验,腐蚀时间分别为200 h、400 h和600 h。试验结果发现:321不锈钢主要发生溶解腐蚀,在321不锈钢与LBE的界面处产生扩散层,随着腐蚀时间的增加,扩散层逐渐增厚;410和430不锈钢主要发生氧化腐蚀和溶解腐蚀,在钢材料与LBE界面处产生氧化物,随着腐蚀时间的增加,氧化物逐渐生长,腐蚀程度逐渐加剧;410不锈钢的氧化腐蚀程度强于430不锈钢,430不锈钢的溶解腐蚀程度强于410不锈钢。研究在动态LBE中腐蚀时间对不锈钢腐蚀行为的影响。对321、410和430不锈钢在550℃动态(2.98 m/s)的LBE中进行腐蚀试验,腐蚀时间分别为200 h、400 h和600 h。试验结果发现:321、410和430不锈钢均发生氧化腐蚀和溶解腐蚀;不锈钢腐蚀试样表面产生氧化物,逐渐形成氧化层;氧化层具有双层结构,分别为外氧化层和内氧化层,外氧化层为疏松的FeO和渗透的Pb-Bi,内氧化层为致密的(Fe,Cr)O;致密的内氧化层阻碍材料与LBE的直接接触,能够减缓腐蚀速率。研究LBE流速对不锈钢在LBE中腐蚀行为的影响。对321、410和430不锈钢在不同流速的550℃的LBE中进行600 h的腐蚀试验,LBE的相对流动速度分别为0 m/s、1.70m/s、2.31 m/s和2.98 m/s。试验结果发现:腐蚀试样表面产生具有双层结构的氧化层;随着相对流速的增加,腐蚀试样表面的氧化层厚度逐渐增厚,流速的增加促进腐蚀;在相同的流速下,321不锈钢表面产生的氧化层最薄,410不锈钢表面产生的氧化层最厚。321、410和430不锈钢中的Fe、Cr、Ni元素含量不同,进而导致在LBE中发生的腐蚀程度不同;321不锈钢中Ni元素含量最高,溶解腐蚀程度最严重;410不锈钢中Cr元素含量低于430不锈钢,410不锈钢的溶解腐蚀程度弱于430不锈钢,氧化腐蚀程度强于430不锈钢;在相同腐蚀条件下,三种不锈钢的氧化腐蚀速率410>430>321,溶解腐蚀速率321>430>410。

关键词：铅铋共晶合金不锈钢相对流速氧化腐蚀溶解腐蚀

高氮奥氏体不锈钢在400℃液态铅铋共晶合金中腐蚀行为的研究

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高氮奥氏体不锈钢在400℃液态铅铋共晶合金中腐蚀行为的研究

作者：李园江苏大学

学位级别：硕士

液态铅铋共晶合金(LBE)已经成为第四代反应堆冷却剂和加速器驱动次临界系统冷却剂和散列靶的首选材料。然而,结构材料长期暴露在液态铅铋共晶合金中,会造成严重的腐蚀。高流速的液态铅铋共晶合金(对结构钢的冲刷,更会导致腐蚀过程更为... 详细信息

液态铅铋共晶合金(LBE)已经成为第四代反应堆冷却剂和加速器驱动次临界系统冷却剂和散列靶的首选材料。然而,结构材料长期暴露在液态铅铋共晶合金中,会造成严重的腐蚀。高流速的液态铅铋共晶合金(对结构钢的冲刷,更会导致腐蚀过程更为复杂。奥氏体不锈钢是第四代反应堆包层和回路管道的候选结构材料,但腐蚀过程中,Ni元素的优先溶解会加重腐蚀。高氮奥氏体不锈钢低Ni高Cr的特点,满足了核用结构钢材料的要求。因此研究高氮奥氏体不锈钢在静态和动态LBE中的腐蚀行为,具有重要的理论意义和实际应用价值。本文选用N含量不同的高氮奥氏体不锈钢H1、H2、H3作为研究对象,通过课题组自制的静态腐蚀试验装置对高氮奥氏体不锈钢H1、H2、H3在400℃静态饱和氧的液态铅铋共晶合金中分别进行500、1000、1500、2000、3000h的腐蚀试验;利用动态腐蚀试验装置对高氮奥氏体不锈钢H1、H2、H3在400℃不同相对流速(0、0.92、1.27、1.69、2.01m/s)液态铅铋共晶合金中腐蚀1000h。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)扫描、激光共聚焦显微镜(LSCM)对腐蚀后的试样表面和截面进行分析。静态试验结果表明:高氮奥氏体不锈钢H1、H2的腐蚀方式为氧化和氧化膜剥落交替进行。腐蚀初期(相对流速的增加先增后减:相对流速从0增至0.92m/s,初始氧化层的破坏导致表层以下的合金发生扩散氧化,以氧化腐蚀为主;相对流速从0.92 m/s增加到2.01m/s,较大的相对流速将扩散至表面的合金元素及时带走,氧化腐蚀逐渐转变为溶解腐蚀。高氮奥氏体不锈钢H2和H3中N含量较多,弱化了氧对金属的氧化,在不同相对流速下均以溶解腐蚀为主,氧化腐蚀占比较小。综合对比高氮奥氏体不锈钢耐腐蚀性能H3>H2>H1。

关键词：高氮奥氏体不锈钢液态铅铋共晶合金腐蚀时间相对流速氧化腐蚀溶解腐蚀

沙波与刚性非淹没植物复合床面曼宁系数特征研究

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广东水利水电 2020年第9期 28-32页

作者：叶志恒罗岸付波陆汉柱广东省水利水电科学研究院广东广州510635

通过室内水槽试验研究单一沙波床面、单一刚性非淹没植物床面以及沙波与刚性非淹没植物复合床面3种工况下曼宁系数与相对流速的关系。试验表明,单一沙波床面、单一刚性非淹没植物床面工况水流的曼宁系数随着相对流速的增大而增大;沙波... 详细信息

通过室内水槽试验研究单一沙波床面、单一刚性非淹没植物床面以及沙波与刚性非淹没植物复合床面3种工况下曼宁系数与相对流速的关系。试验表明,单一沙波床面、单一刚性非淹没植物床面工况水流的曼宁系数随着相对流速的增大而增大;沙波与植物复合床面工况受沙波和植物共同的作用,由于水流结构发生变化,水流的曼宁系数随着相对流速的增大呈现先减小后增大的规律;复合床面的曼宁系数不能通过单一沙波床面和单一植物床面工况水流的曼宁系数叠加得到。

关键词：刚性非淹没植物曼宁系数相对流速

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冰水两相流中浮冰运动特性研究

水利科技与经济 2016年第5期22卷 1-5页

作者：金占军穆祥鹏陈文学吴艳文镕中国水利水电科学研究院北京100044 流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 新疆水利水电科学研究院乌鲁木齐830049 新疆伊犁河流域开发建设管理局乌鲁木齐830000

采用非恒定RNG k-ε紊流模型,结合自由面追踪的VOF法对冰块受力进行了三维数值模拟研究。通过与Dow Ambtman的物理模型试验数据对比,验证了该模型的准确性与可靠性。模拟结果表明,冰块受力与冰厚和冰水相对速度有关。相对流速较小时,冰... 详细信息

采用非恒定RNG k-ε紊流模型,结合自由面追踪的VOF法对冰块受力进行了三维数值模拟研究。通过与Dow Ambtman的物理模型试验数据对比,验证了该模型的准确性与可靠性。模拟结果表明,冰块受力与冰厚和冰水相对速度有关。相对流速较小时,冰块厚度对浮冰底部水压力影响不大;相对流速较大时,冰块厚度越大,浮冰底部前缘水压力越小。对于长宽均为0.4 m、厚度为0.15~0.2 m的冰块,临界翻转相对流速在0.25~0.3 m/s之间,随着冰厚的增加,临界翻转相对流速也相应增加。该研究成果对于分析冰水二相流输水具有一定参考意义。

关键词：浮冰冰水两相流水压力相对流速冰厚水流拖曳力