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alip核主泵磁流体瞬态特性与稳定性研究及优化

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ALIP核主泵磁流体瞬态特性与稳定性研究及优化

作者：李慧文江苏大学

学位级别：硕士

第四代核能系统的研发需求促进了各类概念堆型,如气冷快堆、熔盐反应堆、钠冷快堆等的研究,其中钠冷快堆具有导热性能好、冷却性能优异、安全性高等优势,是各国大力发展的重要堆型。而圆柱直线感应电磁泵(Annular linear induction pump... 详细信息

第四代核能系统的研发需求促进了各类概念堆型,如气冷快堆、熔盐反应堆、钠冷快堆等的研究,其中钠冷快堆具有导热性能好、冷却性能优异、安全性高等优势,是各国大力发展的重要堆型。而圆柱直线感应电磁泵(Annular linear induction pump,alip)是以电磁感应生成的洛伦兹力作为导电液体的推动力,因此特别适合作为液态钠冷却快中子反应堆冷却回路的冷却泵,受到越来越多的关注。相较于传统的机械泵,alip泵没有旋转机构,全封闭设计保证了其优异的防泄漏性能;alip泵的结构相对简单,无需安装轴承、润滑等辅助零件,维护成本降低;机械振动小,噪声低。然而,alip泵的总体效率较低,在非额定工况下泵的流道内部会出现流动不稳定现象,极大地影响了alip泵的效率。因此,亟需对alip泵体的结构形式进行优化设计,以期能产生合理的感应电磁场,使该泵能在不同流量工况下保持一定的流动稳定性和效果。本文参照俄罗斯***研究所的额定流量7m3/min的alip-2进行研究,主要研究工作及成果如下:(1)基于有限元方法,建立麦克斯韦方程与纳维-斯托克斯方程的磁-流耦合模型,进行了二维与三维磁流耦合的模拟和理论探究。探究在圆柱坐标系下的二维模型,仅计算周向的磁矢势及两个方向的速度场,给出了二维模型圆柱坐标下的安培定律。在三维模型中,通过添加标量电势,采用棱边元法耦合计算瞬态的电磁场与流场。通过迦辽金法进行变量降阶,建立了三维安培定律、电流的连续性方程的弱形式,从而为之后的复杂磁流耦合模型奠定理论基础。(2)使用COMSOL对二维轴对称的单侧线圈模型泵(SS泵)和内外侧线圈布置比例分别为1(DS1泵)和0.5(DS2泵)的双侧模型泵进行模拟计算。计算结果表明,在额定流量工况下,DS2泵的压差相较于SS泵提高了30%。与单侧线圈模型泵(SS泵)相比,DS2泵的效率约为SS泵的效率的两倍,DS1泵的效率较SS泵提高了26%,可以表明双侧线圈分布对效率的提升有显著效果,而内外线圈比例为0.5的双侧DS2泵效率提高最明显。大流量工况下,DS2泵内沿第一级中间(S4)至最后一级中间(S6)的区域速度分布在三种泵型中最均匀,而出口处的偏差值较大,表明力的端部效应影响了管内流动。小流量工况下,DS2泵速度比SS泵分布更平稳。本研究表明双侧线圈布置的DS2泵结构形式可有效提高流动的均匀性。进一步分析双侧线圈DS2、DS1泵内洛伦兹力分布发现,在大流量工况下,双侧线圈DS泵的洛伦兹力在泵的中下段区域均出现了驼峰,其中DS2泵的驼峰较DS1泵更明显。计算结果表明,导电流体磁感应强度沿径向的斜率改变致使洛伦兹力产生波峰,导电流体磁感应强度沿径向的斜率变化程度决定了洛伦兹力的驼峰凸起程度。(3)不考虑空气及不锈钢管的影响,建立了一个简单的三维磁流耦合模型,并在电场强度中添加了一个拉格朗日乘数作为电势来改造mf模块,添加了电流守恒方程的弱形式及库仑规范方程。参考二维模型的边界条件,给定边界条件磁矢势Aθ,对三维模型进行磁流耦合瞬态计算。计算结果表明,三维模型的外特性在数值上与二维模型相一致,表明本方法进行alip泵瞬态计算的可行性。对径向时均速度,径向时均洛伦兹力及径向时均磁感应强度进行分析。结果表明额定工况下,流体流经中下段区域径向时均速度比较平稳。速度的分布趋势与洛伦兹力的分布趋势相反,当管内速度最大时,洛伦兹力最小。在入口处的径向时均磁感应强度均大于二维模型,流经中下段区域时,磁感应强度的分布趋势与二维模型一致。总而言之,由于三维数值模拟是在泵的额定流量工况下的,alip泵的数值模拟结果未显示任何流动不稳定性。将在接下来的工作中开展在小流量工况下流动不稳定性的研究。

关键词： alip 流动不稳定磁流体性能曲线线圈分布瞬态特性

alip电磁泵三维瞬态磁流耦合模拟与不稳定流动机理研究

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ALIP电磁泵三维瞬态磁流耦合模拟与不稳定流动机理研究

作者：苗衡江苏大学

学位级别：硕士

钠冷却快中子反应堆(钠冷快堆)作为第四代核电系统的发展堆型之一,其采用高比热、导热性能佳的液态金属钠作为冷却剂。对于输送液态导电金属,圆柱式线性感应电磁泵(Annular linear induction pump,alip)具有传统叶片式泵无法比拟的优势... 详细信息

钠冷却快中子反应堆(钠冷快堆)作为第四代核电系统的发展堆型之一,其采用高比热、导热性能佳的液态金属钠作为冷却剂。对于输送液态导电金属,圆柱式线性感应电磁泵(Annular linear induction pump,alip)具有传统叶片式泵无法比拟的优势:没有叶片、轴等旋转部件,显著简化了密封装置,可实现泵内钠液的完全密封,避免了钠液泄露问题。alip电磁泵机械振动小,噪音较低,能在高温液态金属环境下长时间运行,非常适用于像核电系统这类需要长期安全可靠运行的场合,是钠冷快堆冷却回路系统的理想泵型。然而,目前单个alip泵难以满足反应堆流量需求;同时,随着泵尺寸的增大,泵内越容易出现不稳定流动现象,严重影响其效率。因此,研究泵内不稳定流动的产生机理并提出增强稳定性的方法是设计大型alip电磁泵急需解决的问题。本文以俄罗斯***研究所的alip-2实验泵为对象进行建模研究,从电磁场Maxwell方程组和流场纳维-斯托克斯方程(N-S)入手,以速度和洛伦兹力两个量为纽带,建立磁流耦合控制方程。采用有限元软件COMSOL,通过修改底层公式和添加电流连续性方程等,建立alip电磁泵三维瞬态磁流耦合模型。首先,建立一个整体式外定子模型,将数值模拟结果与前人试验数据对比,验证该三维瞬态磁流耦合模型的正确性。接着,建立分离式外定子模型,观察到泵内出现流动分离、回流、涡旋等非稳态流动,并发现磁流体的类开尔文-亥姆霍兹不稳定性现象。最后,以N-S方程为基础,从受力角度,分析解释不稳定流动现象出现的原因。主要成果如下:(1)通过将整体式外定子验证模型的结果与前人试验、二维模拟的数据进行对比表明,该三维验证模型与试验的吻合度优于二维模型,并且不同工况下的磁感应强度模拟值均在实验测量值范围内,由此验证本文三维瞬态磁流耦合模型的正确性。同时准确地模拟出双倍频压力脉动(DSF)、端部效应和哈特曼流动等alip电磁泵显著特性。流场在径向分布上,流道内侧的速度总是大于外侧速度,流量越小,内外侧的速度差距越大。在整体式外定子的结构下,虽然Q=2.0 m/min严重偏离额定工况,速度在径向上分布差异明显,但是没有出现不稳定流动。(2)建立分离式外定子的alip三维瞬态耦合模型,详细分析了小流量工况Q=3.4m/min(Rm·s=1.89)下的不稳定流动现象。不稳定流动区域集中在空气侧流道的后半部分,涡旋总是对称地出现,且最先在流道外管壁处产生,同时向流道内侧和轴向运动,最后在空气侧流道的出口出现了类似波浪的流体摆动。通过综合分析各个工况下泵内的流动现象,发现4.0 m/min是出现涡流的临界流量;各个工况下空气侧流道内的钠液速度都是在不断减小,而定子侧流道速度则在增加,并且两侧的速度差距会随着流量的减小而增大;流道径向内侧的速度总是大于外侧的速度,同时随着流量的减小,速度在流道径向的分布差距也会进一步加大。(3)通过分析N-S方程右边压力梯度项、剪切力项和洛伦兹力项以及三者之和的分布特点,从圆周面和子午面角度分别揭示不稳定流动产生的机理。因分离式外定子模型结构的影响,导致各个工况流道内的磁感应强度和洛伦兹力在周向和径向上的分布差异较大。在圆周面上,空气侧流道的洛伦兹力小于定子侧流道的值,为了平衡空气侧较小的洛伦兹力,液体只能通过改变速度分布以产生速度梯度,从而增加自身的剪切力来补偿洛伦兹力。同时流量越小,空气侧与定子侧的洛伦兹力差距越大,因此小流量工况时,空气侧速度需降低到很小甚至是反向来满足力平衡,逆向流由此产生。当速度不均引起的液体切变大到一定程度时便会出现类开尔文-亥姆霍兹不稳定性现象。在子午面上,因径向流道高度很小和管壁的影响,洛伦兹力在径向上的不均分布不足以产生很大的速度差距,但仍然使得流道外侧速度小于内侧速度。

关键词： alip 磁流耦合不稳定流动数值计算

alip电磁泵MHD流体三维流动模拟与非定常流动机理的分析

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ALIP电磁泵MHD流体三维流动模拟与非定常流动机理的分析

骨髓增生异常综合征的骨髓病理26例观察分析

第十一届全国流体力学学术会议

作者：豆晓辉赵睿杰张德胜黄俊江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心

采用有限元分析软件COMSOL,基于二次开发建立圆柱式线性感应电磁泵(alip)三维磁流耦合简化模型并进行内部MHD流动模拟。通过实验数据验证了三维简化模型的正确性,减小了数值模拟计算的规模和时间。通过定义沿周向分布不均的表面电流密度... 详细信息

采用有限元分析软件COMSOL,基于二次开发建立圆柱式线性感应电磁泵(alip)三维磁流耦合简化模型并进行内部MHD流动模拟。通过实验数据验证了三维简化模型的正确性,减小了数值模拟计算的规模和时间。通过定义沿周向分布不均的表面电流密度,激励产生了沿周向分布不均的磁场,模拟计算出了发生在流道中的不稳定流动现象。模拟结果表明,磁通密度沿周向的分布不均会造成洛伦兹力沿周向的不均匀分布;流道中最后会稳定存在一个旋向呈周期性变化的旋涡,旋涡的周向位置与磁通密度沿周向分布的波谷的位置相同,轴向位置随着流量的减小向上游迁移,并且在旋涡的下游持续存在一种类开尔文-亥姆霍兹不稳定流动现象。基于动能输运方程,分析得出不稳定流动现象的发生是轴向洛伦兹力与沿轴向的压力梯度之间博弈的结果,主要因素是沿周向分布不均的磁场所造成的洛伦兹力的周向分布不均性。最后通过数值模拟验证在流道中加装沿周向均匀分布的轴向导叶以及减小磁场极距这两种方法可以有效抑制不稳定流动现象的发生。

关键词： alip 磁流体不稳定流动数值模拟

来源： cnki会议评论

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中国实用内科杂志 1994年第9期14卷 553-554页

作者：刘丽梅郭步云伊品融张素芬沈阳军区总医院血液科沈阳军区总医院血液科 (110015)

骨髓增生异常综合征(MDS)往往伴全血细胞减少,骨髓增生或低下,骨穿易与不典型再障及低增生性白血病相混淆。本文对26例 MDS 病人进行病理观察,结果如下。1 材料与方法选自我院1989年至1991年住院病人26例,男12例、女14例。年龄14～67岁... 详细信息

骨髓增生异常综合征(MDS)往往伴全血细胞减少,骨髓增生或低下,骨穿易与不典型再障及低增生性白血病相混淆。本文对26例 MDS 病人进行病理观察,结果如下。1 材料与方法选自我院1989年至1991年住院病人26例,男12例、女14例。年龄14～67岁,中位数38.3岁。符合

关键词：骨髓增生异常综合征 MDS 全血细胞减少病态造血造血细胞纤维细胞阳性骨髓病理 alip

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继发性骨髓增生异常综合征8例临床分析

实用内科杂志 1990年第3期10卷 133-134页

作者：沈志祥马淑贞蔡敬仁陈淑蓉上海市第二医科大学附属瑞金医院上海血液研究所上海市铁路中心医院

本文对我院自1980年以来经骨髓细胞学检查、骨髓组织病理学检查诊断的临床上各有特殊病因的8例骨髓增生异常综合征(MDS)患者进行初步分析。病例和方法一、病例:本文8例,其中男性5例,女性3例,年龄18～66岁。8例患者原发病中再生障碍性贫... 详细信息

本文对我院自1980年以来经骨髓细胞学检查、骨髓组织病理学检查诊断的临床上各有特殊病因的8例骨髓增生异常综合征(MDS)患者进行初步分析。病例和方法一、病例:本文8例,其中男性5例,女性3例,年龄18～66岁。8例患者原发病中再生障碍性贫血(再障)3例,漫润性肺结核、病毒感染、席汉氏综合征各1例,急性粒细胞缺乏症2例。

关键词： alip 患者细胞学检查巨核细胞急性粒细胞缺乏症席汉氏综合征骨髓细胞席-汉氏综合征垂体机能减退 MDS 继发性

骨髓增生异常综合征患者舌象与骨髓象相关性研究

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中医学报 2021年第2期36卷 399-405页

作者：黄晓华杨洪涌邹小秋刘增慧广州中医药大学广东广州510405 广州中医药大学第一附属医院广东广州510405

目的:比较骨髓增生异常综合征(myelodysplastic syndromes,MDS)患者不同舌象下的骨髓象差异,探索其舌象与骨髓象的相关性及舌象的MDS预后评估价值。方法:回顾325例住院第一诊断为MDS的患者病历资料,收集并记录入组MDS患者的舌象资料(舌... 详细信息

目的:比较骨髓增生异常综合征(myelodysplastic syndromes,MDS)患者不同舌象下的骨髓象差异,探索其舌象与骨髓象的相关性及舌象的MDS预后评估价值。方法:回顾325例住院第一诊断为MDS的患者病历资料,收集并记录入组MDS患者的舌象资料(舌色、舌体、苔色、苔质、舌苔干腻情况)及骨髓检查资料(原粒细胞比例、早幼粒细胞比例、总单核细胞比例及环形铁粒幼红细胞比例、形态异常情况以及幼稚前体细胞异常定位(abnormal localization of immature precursor,alip)发生情况。以不同舌象特点为分组依据,利用独立样本非参数Mann-Whitney U检验和卡方检验比较各舌象特点下的骨髓原粒细胞、早幼粒细胞、总单核细胞、环形铁粒幼红细胞比例及alip和其他形态异常的发生率,若基线不齐则再使用二元Logistic回归、最优尺度回归、Mantel-Haenszel分层方法控制基线水平后进一步分析。结果:本研究共入组200例MDS患者,其中142例(71.0%)患者进行了铁染色,133例(66.5%)患者进行骨髓活检病理检查。经检验,舌色暗红、舌色淡、黄苔患者骨髓原粒细胞比例分别高于非暗红舌患者(中位比例11.00%vs 2.50%,P=0.001)、非舌色淡者(中位比例4.00%vs 1.75%,P=0.001)、白苔患者(中位比例5.25%vs 2.00%,P=0.024),淡暗或淡紫舌患者骨髓原粒细胞比例、早幼粒细胞比例高于非淡暗或淡紫舌患者(中位比例5.00%vs 2.50%,P=0.038,2.50%vs 1.00%,P=0.023),干苔患者早幼粒细胞比例高于腻苔患者(中位比例9.00%vs 1.50%,P=0.042),骨髓原粒细胞比例的最优尺度回归显示舌色暗红患者评分高于其他舌色患者(2.752分)。暗红舌、干苔患者中alip的发生率高于非暗红舌患者(发生率50.00%vs 21.49%,P=0.028)及腻苔患者(发生率100.00%vs 12.20%,P=0.001)。Logistic回归亦提示,控制年龄的影响后,舌色暗红患者alip发生率高于非暗红舌患者。骨髓有alip患者其原粒细胞比例亦高于无alip患者(7.00%vs 2.00%,P=0.000)。结论:暗红舌、黄苔、干苔可能与MDS不良预后间接相关;望舌可用之以动态评估MDS患者的病情及预后。

关键词：骨髓增生异常综合征舌象骨髓象 alip 预后

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几种血液病骨髓幼稚前体细胞异位的组织学观察

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临床血液学杂志 1996年第1期9卷 1-4页

作者：陈辉树粱晓岚胡晓莉方立环王若洁中国医学科学院中国协和医科大学血研所血液病医院 300020

采用塑料包埋改良的苏木素伊红加姬母萨氏染色及LSAB免疫组化技术对28例骨髓增生异常综合征(MDS)(RA12例,RAEB10例及RAEB-T6例)和76例非MDS(巨幼细胞性贫血,MBA6例,AI-HA10例,PNH10例,MF10例,PV10例,ITP10例,PRCA10例,CAA10例)患者骨髓活检中的alip现象作了研究,发现alip现象不是MDS骨髓组织所特有的.除MDS骨髓切片阳性(≥3簇/片)率92.9%外,非MDS血液病中,以巨幼贫最常见(83%),其余依次为PNH(70%),AIHA(60%),MF(50%)PV(30%).ITP(20%),PRCA和***骨髓中幼稚细胞越多,alip簇数就越多.RAEB-T骨髓切片平均alip簇数显著高于RAEB(Palip簇数与骨髓增生程度呈高度相关关系(r=0.69),相关系数有显著性(Palip现象对MDS的诊断只有在原始细胞非均一性浸润骨髓并排除有关疾病后才有意义.

关键词：骨髓活检 MDS alip 血液病

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骨髓增生异常综合征

中国实用儿科杂志 1987年第5期 44-46页

作者：赵琳上海市儿童医院

骨髓增生异常综合征(myelodysplastic synd-rome,MDS)是以骨髓病态造血,致外周血细胞质和量异常的一组血液病。由于其血液学的表现多样,又缺乏特异性,与某些造血系统疾病易混淆,故以往名称混乱。FAB协作组(1976、1981年)建议使用MDS这... 详细信息

骨髓增生异常综合征(myelodysplastic synd-rome,MDS)是以骨髓病态造血,致外周血细胞质和量异常的一组血液病。由于其血液学的表现多样,又缺乏特异性,与某些造血系统疾病易混淆,故以往名称混乱。FAB协作组(1976、1981年)建议使用MDS这一名称,并从形态学上将其归纳为5种类型及诊断标准,从而结束了过去的混乱局面,为研究本综合征提出了统一的概念和依据。但目前尚有两种争议;一是认为这种骨髓增生异常既非正常细胞增生,又非白血

关键词：骨髓增生异常综合征白前 ANLL 牛皮消属 MDS alip 血癌白血病

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骨髓活检对骨髓异常增生综合征的诊断意义

中国医师进修杂志 1992年第8期 38-39页

作者：王凤洲江苏省常州市第二人民医院 213003

自1989年我院开展骨髓组织病理学检查,初步体会骨髓活检切片对判断造血细胞质与量的异常较骨髓穿刺涂片为佳。现就我院近两年来骨髓活检对8例骨髓异常增生综合征(MDS)诊断中的观察报导如下,探讨其在MDS临床诊断中的意义。

关键词：骨髓活检涂片 MDS 骨髓异常增生综合征病态造血网硬蛋白网状菌素小巨核细胞 alip 骨髓穿刺幼红细胞活检切片诊断意义