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压水堆三维全堆芯Pin-by-pin瞬态分析

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核动力工程 2023年第6期44卷 32-38页

作者：秦浚玮李云召王昆鹏吴宏春曹良志西安交通大学西安710049 生态环境部核与辐射安全中心北京100082

为了保证核反应堆在瞬态过程中的安全性,需要进行三维全堆芯的瞬态分析,给出安全分析关注的燃料棒功率分布。本研究建立了压水堆三维全堆芯Pin-by-pin核热耦合瞬态分析的理论模型:采用全隐式向后差分方法和指数函数展开节块法实现了三... 详细信息

为了保证核反应堆在瞬态过程中的安全性,需要进行三维全堆芯的瞬态分析,给出安全分析关注的燃料棒功率分布。本研究建立了压水堆三维全堆芯Pin-by-pin核热耦合瞬态分析的理论模型:采用全隐式向后差分方法和指数函数展开节块法实现了三维全堆芯Pin-by-pin时空中子动力学计算;采用栅元尺度的多通道模型进行三维全堆芯Pin-by-pin热工反馈计算;采用Picard迭代实现了核热紧耦合迭代计算;利用信息传递接口(MPI)并行技术,采用统一的空间区域分解方式,实现了核热耦合瞬态过程的并行计算。基于理论模型,开发了相应的程序Bamboo-Transient2.0,采用基准题和多组件问题对程序进行验证,并将其应用于商用压水堆瞬态分析。结果表明:Pin-by-pin瞬态分析程序较之组件均匀化的粗网扩散程序结果更加精细,有效改善了棒功率分布的偏差,同时能够给出栅元尺度下的各状态参数分布情况,可直接满足安全分析需求。

关键词：压水堆 NECP-Bamboo Pin-by-pin 瞬态分析

温差热电转换型空间热管冷却反应堆瞬态分析程序开发及验证

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原子能科学技术 2024年第1期58卷 69-83页

作者：葛攀和李敏李杨柳胡古柯国土中国原子能科学研究院核工程设计研究所北京102413

热管冷却反应堆采用固态堆芯设计、高温热管传热,具有结构简单、非能动、高可靠性等优点。为研究温差热电转换型空间热管冷却反应堆电源系统的瞬态特性,本文针对该型电源系统中最主要的系统(包括堆本体、高温热管、温差热电转换系统)建... 详细信息

热管冷却反应堆采用固态堆芯设计、高温热管传热,具有结构简单、非能动、高可靠性等优点。为研究温差热电转换型空间热管冷却反应堆电源系统的瞬态特性,本文针对该型电源系统中最主要的系统(包括堆本体、高温热管、温差热电转换系统)建立了详细的数学物理模型,并开发了系统瞬态分析程序,其中堆本体模型基于OpenFOAM进行模块开发,耦合了点堆动力学模型和反应性反馈模型。通过文献和试验数据分别验证了高温热管及温差热电转换模型,结果与参考值符合较好,其中温差热电转换模块发电功率与试验值的相对偏差小于2.75%。采用该程序对KRUSTY进行了建模分析,开展了反应性引入、热电转换模块失效、负荷跟踪、主动冷却丧失工况下的瞬态分析,并与试验值进行了对比。结果表明,在上述瞬态工况下堆芯燃料表面温度与试验值的偏差小于4.1 K,程序计算结果与试验值符合较好。

关键词：热管冷却反应堆瞬态分析高温热管温差热电转换 KRUSTY试验

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兆瓦级空间气冷堆系统启停堆瞬态分析

原子能科学技术 2022年第6期56卷 1022-1033页

作者：岳坤王成龙张冉秋穗正苏光辉田文喜西安交通大学核科学与技术学院陕西西安710049

本文针对兆瓦级高温气冷堆布雷顿循环系统,采用Fortran语言开发系统分析程序TASS,包括堆芯、透平-发电机-压气机、回热器、冷却器和热管式辐射散热器等模型。通过设计值与程序计算值对比对TASS进行验证,并利用TASS对系统启动、停堆瞬态... 详细信息

本文针对兆瓦级高温气冷堆布雷顿循环系统,采用Fortran语言开发系统分析程序TASS,包括堆芯、透平-发电机-压气机、回热器、冷却器和热管式辐射散热器等模型。通过设计值与程序计算值对比对TASS进行验证,并利用TASS对系统启动、停堆瞬态工况进行数值模拟。结果显示,通过分两阶段、阶梯式引入正反应性和提高涡轮机械的转轴速度,堆芯流量和功率匹配良好,系统可在3.5 h内完成启动过程,达到反应堆功率3406 kW、流量14.2 kg/s的稳态运行。系统停堆过程中,反应堆可依靠自身的非能动余热排出能力,确保芯块和包壳温度与熔点间存在较大安全裕量,实现安全停堆。

关键词：空间气冷堆瞬态分析启动停堆

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考虑能耗的仿生软夹生产线瞬态性能分析

计算机集成制造系统 2023年第5期29卷 1491-1505页

作者：裴植王玉娟杨佩琪陈勇浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310023

面向2035的高端装备制造以智能化、少人化和绿色化作为其重要指标,而仿生机械具有可植入工业控制算法、可替代传统人工的特点,使其受到了广泛关注。软夹是仿生机械手臂的核心组件,由包含聚二甲基硅氧烷(PDMS)和碳纳米管(CNT)材料的双层... 详细信息

面向2035的高端装备制造以智能化、少人化和绿色化作为其重要指标,而仿生机械具有可植入工业控制算法、可替代传统人工的特点,使其受到了广泛关注。软夹是仿生机械手臂的核心组件,由包含聚二甲基硅氧烷(PDMS)和碳纳米管(CNT)材料的双层材料复合加工而成。为了生产具有较高定制化特性的软夹部件,其制造过程通常采用多台3D打印机串接的方式进行。而此类加工设备能耗较高,因此软夹生产需同时考虑产出率和能源消耗。针对典型仿生软夹生产系统,构建了双伯努利机器串行生产线模型,并得到其瞬态性能分析与期望能耗的计算公式,可用于求解该生产系统的瞬时生产率、原材料消耗率、在制品数量以及设备的饥饿率和阻塞率。根据设备工况提出了两种不同的控制策略用于降低实际生产过程中的设备耗能,并设计了数值算例以比较不同策略对生产系统能耗的影响。此外,通过建立产线的仿真模型,进一步验证了该理论算法的有效性。

关键词：串行生产线瞬态分析设备能耗仿生机器人软夹

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变压吸附氢气纯化过程瞬态分析

化工学报 2022年第1期73卷 308-321页

作者：张超陈健殷文华沈圆辉钮朝阳余秀鑫张东辉唐忠利天津大学化工学院化学工程研究所化学工程联合国家重点实验室天津300350 西南化工研究设计院有限公司四川成都610225

变压吸附技术是工业上生产高纯氢气最常用的方法之一。然而,在实际生产过程中无法观察到塔内各组分在不同时刻的分布状态,因此借助模拟的手段来研究从投料至系统达到循环稳态期间各组分在塔内的动态变化规律,进而指导工艺改进是很有必... 详细信息

变压吸附技术是工业上生产高纯氢气最常用的方法之一。然而,在实际生产过程中无法观察到塔内各组分在不同时刻的分布状态,因此借助模拟的手段来研究从投料至系统达到循环稳态期间各组分在塔内的动态变化规律,进而指导工艺改进是很有必要的。采用活性炭和5A分子筛为吸附剂,设计了八塔变压吸附工艺从蒸汽甲烷重整气中纯化氢气,模拟了变压吸附制氢开车过程,分析了开车过程中塔内各组分在吸附、顺放以及冲洗三个阶段以及循环稳态后吸附阶段瞬态吸附行为和塔内温度变化。结果表明,在吸附以及顺放等过程中重组分会随着循环周期向塔顶移动。这一现象是组分间竞争吸附和冲洗再生方式下重组分在床层底部累积两个作用因素共同导致的。这些因素在一定程度上也会造成CO的吸附前沿在吸附阶段就过多进入5A分子筛上,使得CO含量成为限制工艺性能的主要因素。

关键词：变压吸附活性炭 5A分子筛制氢数值模拟瞬态分析

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多物理场作用下储运监测系统瞬态分析

传感器与微系统 2023年第1期42卷 6-9页

作者：许富景王钰婷荆蕊蕊山西大学自动化与软件学院山西太原030006

针对复杂储运环境中储运监测系统的失效和可靠性降低问题,提出一种多物理场作用下监测系统瞬态分析方法。该方法不仅分析了温度冲击瞬态载荷单独作用下的系统响应,还首次对多物理场耦合作用下的系统可靠性问题进行了分析,并对其中的非... 详细信息

针对复杂储运环境中储运监测系统的失效和可靠性降低问题,提出一种多物理场作用下监测系统瞬态分析方法。该方法不仅分析了温度冲击瞬态载荷单独作用下的系统响应,还首次对多物理场耦合作用下的系统可靠性问题进行了分析,并对其中的非线性“机械效应”进行了拟合分析。实验结果表明:多物理场作用下,系统固有频率随温度增加而降低,系统共振频率点增加;温度冲击引发的“机械效应”与系统温度呈正相关多项式特性,在脉宽为6 s,幅值为600℃的半正弦瞬态激励下系统最高温度为69.256℃,最大形变为0.060108 mm;系统最大形变量提高至瞬态热单载荷作用的706%左右,随机振动单载荷作用的578%左右,系统可靠性下降明显。

关键词：复杂储运环境储运监测系统瞬态分析多物理场耦合

基于瞬态分析的桡骨远端骨折外固定支具结构优化设计

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医用生物力学 2022年第5期37卷 952-959页

作者：张静萨日娜嘎拉台内蒙古工业大学机械工程学院呼和浩特010051 内蒙古医科大学蒙医药学院呼和浩特010110

目的针对桡骨远端骨折外固定支具缺乏腕关节阶段性功能锻炼的问题,提出一种基于瞬态分析的外固定支具结构优化设计方法,为外固定支具结构设计提供理论参考依据。方法确定外固定支具固定、牵伸、活动3种工作模式,围绕牵伸、活动模式进行... 详细信息

目的针对桡骨远端骨折外固定支具缺乏腕关节阶段性功能锻炼的问题,提出一种基于瞬态分析的外固定支具结构优化设计方法,为外固定支具结构设计提供理论参考依据。方法确定外固定支具固定、牵伸、活动3种工作模式,围绕牵伸、活动模式进行瞬态动力学分析,以判断其在牵伸、活动载荷作用下应力、变形等变化。对外固定支具的重要尺寸进行灵敏度分析,筛选出关键尺寸,以此为设计变量,以质量、最大变形量为目标变量。采用正交试验法、模糊优化方法建立数学模型,使多目标问题变为单目标问题,进而通过遗传算法优化求解。结果所设计的外固定支具在牵伸、活动模式下均满足设计需求,且具有较强的刚性。经尺寸优化求解,优化后模型与原模型相比质量下降5%,最大变形减少8%。结论研究结果达到轻量化的目的,为桡骨远端骨折外固定支具改进设计和研究奠定基础。

关键词：桡骨远端外固定瞬态分析正交试验模糊优化

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机轮螺栓力矩加载机构拓扑优化及瞬态分析

现代制造工程 2022年第2期 86-92,134页

作者：龚淼卢晶何安南马存原中国民航大学中国民航航空地面特种设备研究基地天津300300

飞机机轮螺栓力矩是影响飞机起降的关键因素。研究设计了一种机轮螺栓力矩加载机构,并基于机构的理论危险工况,对其框架组件进行静力学分析。采用拓扑优化的方法对主要框架结构进行优化,并对优化后的框架组件进行静力学分析和两种工况... 详细信息

飞机机轮螺栓力矩是影响飞机起降的关键因素。研究设计了一种机轮螺栓力矩加载机构,并基于机构的理论危险工况,对其框架组件进行静力学分析。采用拓扑优化的方法对主要框架结构进行优化,并对优化后的框架组件进行静力学分析和两种工况下的瞬态动力学分析。计算结果显示,优化后的框架组件强度、刚度均满足要求,质量减少32.8%,为民航特种设备设计及应用提供了重要参考。

关键词：力矩加载拓扑优化瞬态分析

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小批量多返工生产系统瞬态性能分析和优化

控制与决策 2023年

作者：贾之阳倪泽军王遵君王钢北京理工大学自动化学院复杂系统智能控制与决策国家重点实验室

随着智能制造和绿色制造战略的提出，实际生产对小批量定制化加工的需求日益增加，同时为了进一步提高生产制造的加工效率和产品质量，返工生产线在企业中的应用也日益频繁.基于小批量生产背景，针对应用随机故障机器和有限缓冲区的多... 详细信息

随着智能制造和绿色制造战略的提出，实际生产对小批量定制化加工的需求日益增加，同时为了进一步提高生产制造的加工效率和产品质量，返工生产线在企业中的应用也日益频繁.基于小批量生产背景，针对应用随机故障机器和有限缓冲区的多返工生产系统，进行了瞬态性能分析，并对多返工系统进行生产调度.为定量分析该生产系统的瞬态性能，通过马尔科夫分析方法建立了系统的数学模型，提出了一种动态的分解和聚合算法来预测系统的生产率、消耗率、在制品库存等瞬态性能指标，基于仿真对比实验验证了所提出算法的精确性和有效性.此外，针对返工生产系统在劳动力有限的情景下，采用优化算法对各机器效率进行合理分配来优化系统的生产性能.最后，通过劳动力分配实验结果总结了分配策略，为该系统的生产运行提供了决策支持.

关键词：生产系统返工生产伯努利机器瞬态分析