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气泡在液态铅铋金属中的运动特性及曳力系数模型研究

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核技术 2024年第6期47卷 129-140页

作者：罗皓天刘莉袁俊杰包睿祺田晓艳李达顾汉洋上海交通大学核科学与工程学院上海200240 西北核技术研究所西安710024

当铅铋快堆发生蒸汽发生器传热管破裂(Steam Generator Tube Rupture,SGTR)事故后,一回路高温液态铅铋合金(Lead-Bismuth Eutectic,LBE)与二回路高压过冷水相互作用产生大量蒸汽,这些气泡在LBE的携带作用下可能进入堆芯,引起局部传热恶... 详细信息

当铅铋快堆发生蒸汽发生器传热管破裂(Steam Generator Tube Rupture,SGTR)事故后,一回路高温液态铅铋合金(Lead-Bismuth Eutectic,LBE)与二回路高压过冷水相互作用产生大量蒸汽,这些气泡在LBE的携带作用下可能进入堆芯,引起局部传热恶化和功率瞬变,严重影响反应堆的安全运行。掌握气泡在液态LBE中的运动特性及其动力学行为,开发适用于LBE中气泡迁移的曳力系数模型,是开展SGTR事故堆芯安全评估的基础。基于CLSVOF(Coupled Level-Set and Volume-Of-Fluid)方法建立了气泡在高温液态LBE中迁移运动的三维数值模型,通过分析气泡的运动轨迹、速度和粒径的变化规律,结合气泡受力平衡方程,获得了气泡曳力系数的模拟值。在此基础上,对比分析了现有曳力模型对LBE中气泡迁移的适用性,优选了最佳曳力系数模型并进行了进一步优化,优化后的模型对于液态LBE中气泡曳力系数的计算误差在15%之内。研究结果可为后续SGTR事故安全分析程序的开发提供理论支持。

关键词：铅铋快堆 SGTR事故气泡-液态金属两相流气泡动力学曳力系数

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卫星对空中动态目标凝视成像姿态规划方法

上海交通大学学报 2024年第4期58卷 411-418页

作者：杜宁吴树范陈占胜陈文晖王世耀徐家国秦栋栋上海交通大学航空航天学院上海200240 上海航天技术研究院卫星工程研究所上海201109 上海航天技术研究院航天控制技术研究所上海201109

针对低轨卫星面阵相机对空中动态目标凝视成像需求,提出卫星平台根据像面脱靶量进行目标位置估计和凝视姿态规划方法.基于空中动态目标飞行高度的先验知识,以目标地理经纬度和经纬度变化率为状态量,以目标中心像素值为观测量,设计扩展... 详细信息

针对低轨卫星面阵相机对空中动态目标凝视成像需求,提出卫星平台根据像面脱靶量进行目标位置估计和凝视姿态规划方法.基于空中动态目标飞行高度的先验知识,以目标地理经纬度和经纬度变化率为状态量,以目标中心像素值为观测量,设计扩展卡尔曼滤波器,实现目标地理经纬度的精确估计和预报.在此基础上,规划卫星姿态和角速度,避免了目标像素噪声和延时对姿态稳定度的影响,并实现了单星对目标位置估计.通过数学仿真验证了所提方法的有效性.

关键词：空中动态目标凝视成像姿态规划单星定位扩展卡尔曼滤波

多孔玻璃微锥阵列超快激光加工工艺研究(特邀)

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中国激光 2024年第4期51卷 334-343页

作者：陆子杰罗国虎王岱荪张开朱康武胡永祥上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 上海航天控制技术研究所上海201109

采用脉宽为8 ps的超快激光器,结合高速相机原位观测,研究了超快激光作用G5级多孔玻璃过程中的材料去除行为。研究结果表明:在超快激光作用下,多孔玻璃材料出现剥离去除现象,加工过程中有大量粒径为几十微米的颗粒飞溅,材料去除效率约为K... 详细信息

采用脉宽为8 ps的超快激光器,结合高速相机原位观测,研究了超快激光作用G5级多孔玻璃过程中的材料去除行为。研究结果表明:在超快激光作用下,多孔玻璃材料出现剥离去除现象,加工过程中有大量粒径为几十微米的颗粒飞溅,材料去除效率约为K9玻璃的16.2倍。分析了扫描策略和加工余量对多孔玻璃微锥阵列形貌特征的影响,实现了高一致性和大锥顶锐度微锥阵列加工,平均锥顶尺寸达到20μm。组装后的电喷雾推力器能够在3 kV电压下获得单个发射极90μN的推力。

关键词：激光技术多孔玻璃超快激光微锥阵列电喷雾发射极

具有疏水性表面的智能调温纺织品的制备及其性能

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化工进展 2024年第6期43卷 3247-3255页

作者：田小蝶何兆禹张鹏上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240

智能调温纺织品能够对外界环境温度变化起到一定的缓冲与调节作用。本文以相变温度为18℃的石蜡为核层,聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纳米SiO_(2)为壳层,采用同轴静电纺丝技术制备了一种能有效克服石蜡泄漏的智能调温纺织品。其纤维在微观下具... 详细信息

智能调温纺织品能够对外界环境温度变化起到一定的缓冲与调节作用。本文以相变温度为18℃的石蜡为核层,聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纳米SiO_(2)为壳层,采用同轴静电纺丝技术制备了一种能有效克服石蜡泄漏的智能调温纺织品。其纤维在微观下具备明显可见的核壳结构,潜热可达70.08J/g,且经过400次加热-冷却循环后潜热未出现明显变化,表现出了良好的稳定性。该智能纺织品具备疏水表面,由于SiO_(2)纳米颗粒在纤维表面形成纳米突起,与无纳米SiO_(2)颗粒的纤维织物相比,水在该纤维织物表面的接触角提升了16.1°。此外,在酸、碱、盐等条件下均能保持较大接触角,分别达到129.4°、133.3°和135.6°,具备较强的环境适应性。红外成像实验表明,与不含相变材料的织物相比,在降温过程中,该智能调温纺织品可将温度保持在10℃以上的时间延长83.3%,而在升温过程中可将温度维持在20℃以下的时间延长204.76%,表现出良好的温度调节能力。研究结果为石蜡相变调温织物的后续研究奠定了基础,并对类似的智能调温织物研究具有一定的参考价值。

关键词：静电纺丝纳米纤维织物纳米颗粒相变材料

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金属导热理论的研究进展与前沿问题

物理学报 2024年第3期73卷 31-42页

作者：王奥盛宇飞鲍华上海交通大学溥渊未来技术学院上海200240 上海交通大学密西根学院上海200240

金属是人类使用最广泛的材料之一.相对于对金属力学性能的研究,金属导热性能的相关研究较为匮乏.对金属导热机制的理解往往还依赖于一百多年前建立的威德曼-弗朗兹定律.金属导热和电子输运有密切联系,同时又与晶格振动有关.深入理解金... 详细信息

金属是人类使用最广泛的材料之一.相对于对金属力学性能的研究,金属导热性能的相关研究较为匮乏.对金属导热机制的理解往往还依赖于一百多年前建立的威德曼-弗朗兹定律.金属导热和电子输运有密切联系,同时又与晶格振动有关.深入理解金属导热机制,不但对材料应用意义重大,而且有利于提高对导热基本理论的认知.本文回顾了金属导热研究的历史,并对最近十几年来金属导热的研究进行了总结,特别是对基于第一原理电子-声子耦合模式分析的金属导热机理的研究进行了综述.此外,本文也对金属导热理论的未来发展方向进行了探讨.

关键词：热导率电子导热声子导热洛伦兹数

基于虚像相位阵列的光谱检测中角色散均匀性的研究

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 1827-1834页

作者：纪文杰谭中伟北京交通大学电子信息工程学院光波技术研究所北京100044

随着光谱学的不断发展,光谱检测作为一种快速无损的检测手段逐渐被应用于越来越多的领域中。而随着对信息精度要求的不断提高,如何得到高分辨率和低波长误差的光谱信息,是设计光谱检测系统时必须解决的问题。传统的色散元件如衍射光栅,... 详细信息

随着光谱学的不断发展,光谱检测作为一种快速无损的检测手段逐渐被应用于越来越多的领域中。而随着对信息精度要求的不断提高,如何得到高分辨率和低波长误差的光谱信息,是设计光谱检测系统时必须解决的问题。传统的色散元件如衍射光栅,虽然有较大的波长响应范围,但是通常只能提供nm量级的分辨率而无法满足当下的高光谱分辨率的要求。虚像相位阵列(VIPA)具有大角度色散特性,可以有效提高系统的光谱分辨率,因而近年来不断被用于精细光谱检测的研究。但其波长和色散角度对应关系存在非线性,而且同一波长易产生多个衍射级次的光斑,从而造成额外的光能损失。因此,本文主要基于VIPA的交叉色散光路就如何降低VIPA色散的非均匀性的问题进行了理论分析和实验验证。首先基于傍轴理论的色散定律展开理论分析探讨了入射光腰尺寸、入射角度等参数对于VIPA色散的非线性程度和衍射级次数量的影响。然后通过进行仿真记录了宽光谱光源在不同VIPA倾斜角度条件下各波长衍射级次的数量,以及各波长对应的光斑质心的坐标值。计算各情况下的质心坐标与拟合曲线之间的距离均差,比较了不同角度条件下线性度的好坏。最后根据理论分析和仿真实验的结果进行实验。实验中记录了VIPA的交叉色散光路在不同的VIPA倾斜条件下出现的衍射级次数量,并利用一个波长可变的激光器得到了不同波长的光源在VIPA倾斜2°的实验条件下各衍射级次光斑的质心坐标。同样通过计算不同衍射级次光斑的质心与拟合曲线之间的距离均差分析不同衍射级次的线性度好坏。实验证明通过控制入射光束参数,可以一定程度上降低VIPA色散的非均匀性。VIPA倾斜角度越大且越靠近探测器中央位置的衍射级次线性度越好。

关键词：虚像相位阵列光谱检测线性度衍射级次

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深度过冷循环低温推进剂贮箱温场特性分析

航空动力学报 2024年第8期39卷 137-144页

作者：张亮汪彬李杨李超沙赵明罗云王文上海航天技术研究院上海宇航系统工程研究所上海201109 上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240

以某型号火箭液氧贮箱为例,对液氧在深度过冷循环过程中贮箱的降温特性进行仿真计算。以液氮为模拟工质,搭建低温推进剂过冷循环原理性缩比试验系统,通过实验数据验证数值模型的准确性。仿真分析了过冷循环流量及回流形式对贮箱降温速... 详细信息

以某型号火箭液氧贮箱为例,对液氧在深度过冷循环过程中贮箱的降温特性进行仿真计算。以液氮为模拟工质,搭建低温推进剂过冷循环原理性缩比试验系统,通过实验数据验证数值模型的准确性。仿真分析了过冷循环流量及回流形式对贮箱降温速率及热分层特性的影响。研究表明:由于一级液氧贮箱筒段较长,贮箱内流体混合更加充分,液体温度均匀性良好;对于二级贮箱,由于其轴向长度较短,从输送管回流的部分深度过冷液氧直接通过贮箱上部抽液口被吸出,发生循环短路,导致贮箱温度始终无法降至70 K,贮箱内温度分层明显,温度均匀性较差,在对贮箱结构进行优化后,贮箱降温速率和温度均匀性提升明显。

关键词：低温推进剂贮箱深度过冷外部循环降温特性

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中子衍射应力分析技术及其应用进展

金属学报 2024年第8期60卷 1017-1030页

作者：林皓李建杨钊龙钟圣怡上海交通大学材料科学与工程学院上海200240 上海交通大学中子科学与技术全国重点实验室上海200240 中国工程物理研究院核物理与化学研究所绵阳621999 上海交通大学巴黎卓越工程师学院上海200240

中子衍射依托中子源大科学装置,能够非破坏性地获取材料内部微结构的统计信息,是建立物质微观、介观和宏观结构与性能内在联系的重要表征手段,同时也是航空发动机涡轮盘/叶片、反应堆压力容器等重大技术与装备关键部件内部残余应力定量... 详细信息

中子衍射依托中子源大科学装置,能够非破坏性地获取材料内部微结构的统计信息,是建立物质微观、介观和宏观结构与性能内在联系的重要表征手段,同时也是航空发动机涡轮盘/叶片、反应堆压力容器等重大技术与装备关键部件内部残余应力定量无损评价的重要方法。本文简要介绍了中子衍射技术测量原理和基本方法,阐述了该技术在材料基础与前沿探索的研究进展,评述了其在工程构件设计、制造、服役及安全评估中的地位与作用。基于新材料和新工艺开发的共性需求,展望了中子衍射技术跨尺度、多参量分析的开发潜力,及其未来在高通量表征中的发展方向。

关键词：中子衍射残余应力高通量表征服役安全

面向先进燃气轮机的燃烧激光诊断及反应调控研究进展

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工程热物理学报 2024年第6期45卷 1550-1569页

作者：石小祥廉天佑李伟李玉阳上海交通大学机械与动力工程学院航空动力研究所上海220024

燃气轮机广泛应用于能源领域,在未来综合能源系统中作为多能互补灵活调峰手段将发挥关键作用。在“双碳”目标牵引下,燃气轮机燃烧室未来继续向高效、清洁、低碳和燃料灵活方向发展,先进低污染燃烧技术及低碳燃烧技术研发需求更加紧迫... 详细信息

燃气轮机广泛应用于能源领域,在未来综合能源系统中作为多能互补灵活调峰手段将发挥关键作用。在“双碳”目标牵引下,燃气轮机燃烧室未来继续向高效、清洁、低碳和燃料灵活方向发展,先进低污染燃烧技术及低碳燃烧技术研发需求更加紧迫。为此,需要深入认识复杂流动与化学反应相互耦合的湍流燃烧过程,并针对氢气、氨气等低碳燃料发展激光诊断和燃烧调控方法。本文在综述燃气轮机燃烧技术的发展趋势、研究挑战及需求的基础上,从燃气轮机燃烧激光诊断和反应调控两个方面详细回顾了国内外研究现状和进展,最后展望了燃气轮机燃烧激光诊断和反应调控的未来研究方向。本综述对未来先进燃气轮机低碳燃烧技术研发和基础研究工作具有指导意义。

关键词：燃气轮机低碳燃烧技术燃料灵活燃烧激光诊断燃烧反应调控