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入口压强对离心式压缩机性能影响的数值研究

清华大学学报（自然科学版） 2024年第9期64卷 1666-1676页

作者：黄东洋周文必姜东君潘建雄清华大学工程物理系北京100084

为探究入口压强小于1个标准大气压时对离心压缩机性能及流动结构的影响,该文以Krain离心式叶轮为研究对象,采用Spalart-Allmaras(S-A)方程湍流模型的有限体积法求解Reynolds时均Navier-Stokes(Reynolds time-averaged Navier-Stokes, RANS)方程组,得到入口体积流量恒定时入口压强400~101 325 Pa条件下离心叶轮的性能及内部流场结构。结果表明:随着入口压强减小,Krain叶轮总压比和总等熵效率先缓慢减小再急剧减小;相比于在101 325 Pa压强下,当压强为400 Pa时,Krain叶轮总压比和总等熵效率减小幅度超过10%。入口压强减小使叶轮及无叶扩压器内气体比熵增增加,其中由叶轮出口处反流、无叶扩压器轮盘侧边界层导致的比熵增显著增加。入口压强在1 333~101 325 Pa变化时,叶轮及扩压器内流场特征差异性较小,但轮盘侧边界层厚度随压强减小而增加,当入口压强减小至400 Pa时,叶轮出口处反流速度增大、区域扩大,扩压器内轮盘侧边界层厚度显著增加,使流动损失增加。故在负压压缩机初始设计阶段中采用基于正压的一维模型预测性能时,应考虑对性能进行负修正,且修正程度随入口压强减小而增加。

关键词：离心压缩机性能入口压强比熵增速度

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连续激光载波同步系统的慢漂抑制

强激光与粒子束 2024年第6期36卷 97-102页

作者：贾燕庆杜应超黄文会清华大学工程物理系北京100084

高精度同步系统是加速器产生高品质束流的关键因素之一,基于清华大学已有的连续激光载波同步系统,对不同接收端之间参考微波信号相位差的长时漂移,即同步系统慢漂进行了研究,提出了一种基于接收端参考微波信号幅值的电光调制器(EOM)偏... 详细信息

高精度同步系统是加速器产生高品质束流的关键因素之一,基于清华大学已有的连续激光载波同步系统,对不同接收端之间参考微波信号相位差的长时漂移,即同步系统慢漂进行了研究,提出了一种基于接收端参考微波信号幅值的电光调制器(EOM)偏置电压控制方法抑制慢漂。采用该方法后,清华大学甚高频光阴极电子枪测试平台L波段(1300 MHz)同步系统慢漂被抑制到10.45 fs@24 h,清华大学汤姆逊散射装置(TTX)S波段(2856 MHz)同步系统慢漂被抑制到10.53 fs@24 h,并且该方法可以使整套同步系统工作于室温环境,有效地提高了同步系统对工作环境温度的适应性。

关键词：同步系统加速器连续激光载波慢漂

基于径迹长度估计法的函数展开计数法在蒙特卡罗程序RMC中的实现和优化

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核动力工程 2024年第5期45卷 78-84页

作者：安南王武王侃清华大学工程物理系北京100084

传统的蒙特卡罗模拟通常采用分箱计数的方式来进行相关参数统计,粗糙的计数箱划分难以精确地描述一些参数在整个空间中的分布,而细致的计数箱划分则需很大的样本数才能得到满足要求的统计精度,将花费大量的时间。函数展开计数方法(FET方... 详细信息

传统的蒙特卡罗模拟通常采用分箱计数的方式来进行相关参数统计,粗糙的计数箱划分难以精确地描述一些参数在整个空间中的分布,而细致的计数箱划分则需很大的样本数才能得到满足要求的统计精度,将花费大量的时间。函数展开计数方法(FET方法)可以得到参数在求解空间中的连续分布,并能解决计算效率和精度无法兼得的问题。在蒙特卡罗程序RMC中创新地实现了基于径迹长度估计的FET方法,结合勒让德多项式和泽尼克多项式计算参数在三维组件中的连续分布,同时对比了FET方法与网格计数法的计算耗时。研究结果表明,FET方法的计算结果与网格计数法符合很好,并且计算时间相比网格计数法有所降低,内存占用大大降低。本研究开发的FET方法可用于蒙特卡罗程序的计数研究。

关键词： RMC 函数展开计数方法(FET方法) 径迹长度估计三维组件空间函数展开

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基于评价核数据库的燃耗数据库制作及验证

原子能科学技术 2024年第7期58卷 1505-1513页

作者：骆浩李杰黄善仿王侃清华大学工程物理系北京100084

核反应堆燃料组成及辐照特性分析对于反应堆设计、取证、安全分析及退役具有重要的支撑作用。精细的燃耗、活化及源项分析需要数据库提供包括衰变常量、衰变反应分支比、衰变辐射谱、衰变能、中子反应截面、裂变产物产额等关键参数。本... 详细信息

核反应堆燃料组成及辐照特性分析对于反应堆设计、取证、安全分析及退役具有重要的支撑作用。精细的燃耗、活化及源项分析需要数据库提供包括衰变常量、衰变反应分支比、衰变辐射谱、衰变能、中子反应截面、裂变产物产额等关键参数。本文基于评价核数据库,包括ENDF/B-Ⅷ.0、ENDF/B-Ⅶ.1、JEFF-3.3和JENDL-5等,开展精细燃耗数据库加工方法研究。使用自主研发的数据库制作程序ALG(Automatic Library Generator),制作了基于HDF5格式的燃耗核数据库,同时分析了不同数据库中关键核素的关键参数的差异。基于最新制作的数据库,反应堆蒙特卡罗程序RMC中的点燃耗子程序DEPTH的数据库得到了显著提升,包括新增衰变辐射谱、能量依赖的裂变产物产额以及细群中子反应截面参数,为开展更精细的核燃料循环研究奠定了基础。

关键词：燃耗活化源项数据库 RMC

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国产SPECT/CT系统的定量性能研究

清华大学学报（自然科学版） 2024年第8期64卷 1509-1515页

作者：江年铭刘帆程李高丽蕾刘辉刘亚强清华大学工程物理系北京100084 北京永新医疗设备有限公司北京102206

通过与国际先进的单光子发射计算机断层扫描/电子计算机断层扫描(single-photon emission computed tomography/computed tomography, SPECT/CT)成像系统GE Discovery NM/CT 670对比,评估了国产SPECT/CT成像系统Insight NM/CT Pro定量精度,以实现定量成像。该国产成像系统由北京永新医疗设备有限公司研制。该文通过精确定量标定Insight NM/CT Pro,结合中国医药行业推荐标准YY/T 1546—2017《用于SPECT成像CT衰减校正的试验方法》和美国电气制造商协会(National Electrical Manufactures Association, NEMA)标准NEMA NU 1—2018《Gamma相机的性能测量》的相关要求,采用低能高分(low energy high resolution, LEHR)准直器评估放射性核素锝-99 m(99mTc)成像的主要性能指标,并与GE Discovery NM/CT 670进行对比。首先,使用衰减精度模型测试空气、水和骨3种不同插件的衰减误差;其次,使用NEMA NU 1—2018体模测试2个成像系统的定量精度。结果表明:Insight NM/CT Pro获得的重建图像中空气、水和骨的衰减误差依次为7.84%、 8.38%和4.66%;直径为13、 17、 22和28 mm的“热区”小球的定量恢复系数分别为38.22%、 50.98%、 66.55%和71.32%,背景浓度偏差为7.95%。国产Insight NM/CT Pro成像系统获得的重建图像质量和定量精度与GE Discovery NM/CT 670成像系统效果相当,证实了该系统定量可靠。

关键词： SPECT/CT 衰减校正模体评估定量精度

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空间轨道辐射仿真模拟实验平台

实验技术与管理 2024年第5期41卷 106-112页

作者：刘奇泽曾志曾鸣清华大学工程物理系北京100084

空间辐射是与航天器安全运行紧密相关的空间环境,与之相关的仿真模拟实验平台对于相关领域学生学习与理解空间辐射环境十分重要。该文编制了一个空间轨道辐射仿真模拟实验平台——SORA(simulator fororbitandradiation),介绍了SORA“输... 详细信息

空间辐射是与航天器安全运行紧密相关的空间环境,与之相关的仿真模拟实验平台对于相关领域学生学习与理解空间辐射环境十分重要。该文编制了一个空间轨道辐射仿真模拟实验平台——SORA(simulator fororbitandradiation),介绍了SORA“输入—计算—输出”的总体结构设计及数据流,描述了SORA所应用的基于轨道根数的在轨位置计算、基于AE(辐射带电子)/AP(辐射带质子)的辐射带模型计算和在轨通量计算方法,展示了SORA GUI界面的构成要素及使用方法。该文使用SORA以一组标准GTO轨道参数作为实例输入,演示了SORA的执行与运算流程,并验证了SORA计算结果与同类型计算平台的一致性。SORA设计简洁的GUI界面及其精细化采样参数调整、离线数据实时计算等特点使其成为相关领域学生能够快速上手使用的模拟实验平台,其内在设计的科学性也保证其计算结果可供学生用于空间轨道辐射对于航天器影响的后续评估。

关键词：空间辐射仿真模拟实验平台

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无中微子双贝塔衰变实验发展沿革与未来展望

物理 2024年第5期53卷 301-309页

作者：王军正于骁岳骞清华大学工程物理系北京100084

无中微子双贝塔衰变是一种重要的超出标准模型的新物理。在数十年理论和实验的发展与探索的基础上,人们对其可能的物理机制以及实验的技术需求已有较为深刻的理解。国际上有多个实验组通过不同的探测器技术尝试寻找无中微子双贝塔衰变事... 详细信息

无中微子双贝塔衰变是一种重要的超出标准模型的新物理。在数十年理论和实验的发展与探索的基础上,人们对其可能的物理机制以及实验的技术需求已有较为深刻的理解。国际上有多个实验组通过不同的探测器技术尝试寻找无中微子双贝塔衰变事件,并对半衰期下限给出了1026年量级的限制。目前各实验组正在积极进行下一代实验装置的预研和建设,致力于将半衰期灵敏度提高到1027年以上。中国正依托锦屏地下实验室国际领先的实验环境,开发多个不同路线的探测技术。文章将概述国际上主要的大型无中微子双贝塔衰变实验的现状,并展示在锦屏地下实验室中探索这一前沿物理领域的前景以及基于不同探测器技术的实验方案。

关键词：中微子无中微子双贝塔衰变半衰期中国锦屏地下实验室探测器

基于MBI-YOLOv8的煤矸石目标检测算法研究

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图学学报 2024年

作者：李珍峰符世琛徐乐孟博张昕秦建军北京建筑大学机电与车辆工程学院麦克马斯特大学工程实践与技术学院

为了在煤矸石分拣领域实现检测性能与资源消耗的平衡，提出了一种基于改进YOLOv8的适用于低性能检测平台的高效实时轻量化目标检测算法。该算法以YOLOv8n为基础网络架构，引入MobileNetv3替换原有的主干网络，利用其轻量级结构特性降低... 详细信息

为了在煤矸石分拣领域实现检测性能与资源消耗的平衡，提出了一种基于改进YOLOv8的适用于低性能检测平台的高效实时轻量化目标检测算法。该算法以YOLOv8n为基础网络架构，引入MobileNetv3替换原有的主干网络，利用其轻量级结构特性降低模型参数量及运算量，提高模型检测速度；其次引入特征增强网络BIFPN模块，通过多尺度特征融合来弥补引入轻量级网络带来的检测精度损失，实现在保证检测精度的情况下完成模型轻量化；最后引入Inner-CIoU边界框回归损失函数平衡不同质量图像的训练结果，提高模型的定位能力，进一步提高检测精度及速度。为验证改进算法的有效性，进行了实验对比分析，将其与YOLOv3-tiny、YOLOv5n、YOLOv7以及YOLOv8n等算法在自建数据集上进行对比。实验结果表明，本研究提出的算法展现出了最优的综合检测性能，在保证检测精度的前提下，其参数量降低到1188725，相较于YOLOv8n减少了60.46%，运算量由原模型的8.1 GFLOPs降低到2.8 GFLOPs，FPS由YOLOv8n的86.02 Hz提升到216.58 Hz。研究表明，该算法是一种高效实时轻量化煤矸石检测算法，综合检测性能有效提高，实现了模型检测性能与计算资源消耗的平衡，在煤矸石检测领域有较大的潜力和优越性。

关键词：煤矸石分拣目标检测实时性 YOLOv8n

掺钨VO_(2)纳米粉双相界面自组装成膜及微结构的光学性质

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光子学报 2024年第4期53卷 198-208页

作者：周杨洋姜佳彤张笑然田梦杰董博文朱亚彬北京交通大学物理科学与工程学院物理系北京100044

VO_(2)的相变温度68℃限制了其在室温环境中的应用和安全性,采用W^(6+)离子掺杂的方法可有效降低VO_(2)相变温度。利用涂有真空硅脂的聚苯乙烯模具和添加表面活性剂的W_(x)V_(1-x)O_(2)纳米溶液,在玻璃基底上通过双相界面自组装方法将... 详细信息

VO_(2)的相变温度68℃限制了其在室温环境中的应用和安全性,采用W^(6+)离子掺杂的方法可有效降低VO_(2)相变温度。利用涂有真空硅脂的聚苯乙烯模具和添加表面活性剂的W_(x)V_(1-x)O_(2)纳米溶液,在玻璃基底上通过双相界面自组装方法将水热法合成的W_(x)V_(1-x)O_(2)纳米粉末制备成薄膜,在此基础上加装直径1μm的聚乙烯线制备W_(x)V_(1-x)O_(2)/glass微结构。直接观察到液/固双相界面上毛细管流的运动过程,以及微结构两侧对称出现半月形的现象。液-固-气系统复杂的动态变化的过程,遵循流体动力学和热力学的规律。X射线衍射表征结果表明,自组装W_(x)V_(1-x)O_(2)薄膜为多晶结构,主要成分为M相VO_(2)和少量钒的其他价态氧化物及少量钨钒的氧化物(WVO_4);近红外透过率测试显示W_(x)V_(1-x)O_(2)/glass薄膜随温度变化规律与理论模拟计算的趋势吻合;其温度-透过率曲线“突变”特性优于旋涂法制备的薄膜;可见光的微结构衍射图样类似光栅衍射图样,表明此种薄膜和微结构制备方法可行。研究结果可应用于防护涂层制备和微结构光学调控领域。

关键词：薄膜微结构掺钨二氧化钒双相界面自组装光学透过率衍射图样