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三维CFD仿真软件GASFLOW气溶胶分析模块研发与应用

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原子能科学技术 2023年第11期57卷 2138-2149页

作者：王方年肖建军周志伟卡尔斯鲁厄理工学院德国卡尔斯鲁厄76344 清华大学北京100084

反应堆严重事故下,放射性裂变产物以气溶胶的形式随水蒸气、氢气等一起大量释放至安全壳中。安全壳内气溶胶迁移与沉降受安全壳内热工水力深度影响。本文阐述了三维CFD仿真软件GASFLOW气溶胶分析模块研发方法,利用该方法实现了安全壳内... 详细信息

反应堆严重事故下,放射性裂变产物以气溶胶的形式随水蒸气、氢气等一起大量释放至安全壳中。安全壳内气溶胶迁移与沉降受安全壳内热工水力深度影响。本文阐述了三维CFD仿真软件GASFLOW气溶胶分析模块研发方法,利用该方法实现了安全壳内气体相和气溶胶颗粒相的三维耦合仿真与并行计算,验证后的程序能准确评估气溶胶迁移、沉降及其在安全壳内的三维分布。大型先进压水堆典型事故序列下安全壳内气溶胶行为三维CFD分析表明:CFD计算时间可接受,具有较好工程实用性;气溶胶的沉积和积悬浮总量与系统程序结果吻合较好;气溶胶三维分布受气流场、浓度场、温度场影响;气溶胶吸湿增长是气溶胶自然去除的关键因素等。该软件模块可拓展至安全壳喷淋去除气溶胶、氢爆下气溶胶再悬浮等其他复杂热工水力工况下气溶胶行为研究。

关键词：气溶胶三维仿真 CFD 核电安全壳安全壳热工水力气溶胶自然去除

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硬件在环测试台模拟车辆电池的电压分布

同济大学学报（自然科学版） 2022年第S1期50卷 192-199页

作者： Julian FUCHS Vitus LUNTZEL Kevin KAAG Lennart RIES Eric SAX FZI信息技术研究中心德国卡尔斯鲁厄76131 卡尔斯鲁厄理工学院(KIT) 德国卡尔斯鲁厄76131 梅赛德斯-奔驰集团股份公司德国斯图加特70372

驾驶辅助系统不仅是为了辅助驾驶员进行一般的驾驶活动,而且要能在关键情况下接管驾驶。使用原型车进行试驾是测试该系统最现实的方式,试驾可使驾驶辅助系统暴露在各种实际环境下,从而检查其可靠性。由于带有原型的测试驱动器成本很高,... 详细信息

驾驶辅助系统不仅是为了辅助驾驶员进行一般的驾驶活动,而且要能在关键情况下接管驾驶。使用原型车进行试驾是测试该系统最现实的方式,试驾可使驾驶辅助系统暴露在各种实际环境下,从而检查其可靠性。由于带有原型的测试驱动器成本很高,而且难以完全相同方式复制驾驶活动,因此在系统开发和测试过程中经常使用硬件在环(HiL)测试台。HiL测试台不仅提供相关硬件,还可以为这些被测系统(SUT)提供模拟环境。在实际车辆的试驾过程中,由于不同的环境影响,电气系统的电压会发生变化,这些变化是基于不断变化的电气负载影响。目前,车辆电气系统的电压变化无法在硬件在环测试台上模拟。为了确定电压变化的原因和潜在现象,需要对实际试驾记录数据进行检查,以了解潜在现象。然后将这些结果用于推导唯象激励,该唯象激励可用于模拟测试台上的真实电压曲线。本文分析了车辆测量结果,目的是找出车载电压长期和短期热变化的可能原因,提出一种在HiL测试台上进行虚拟测试驱动的情况下真实模拟电压变化的方法。

关键词：汽车测试硬件在环模拟测试电池电压驾驶试验

面向整组寿命最大化的电动汽车电池一致性变化规律及其均衡策略

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机械工程学报 2020年第22期56卷 176-183页

作者：汪宜秀魏学哲房乔华朱建功戴海峰同济大学新能源汽车工程中心上海201804 卡尔斯鲁厄理工学院德国卡尔斯鲁厄76344

串联电池组的一致性问题是电池成组使用的关键问题之一,常通过电池均衡技术进行干预调节。但现有均衡策略多着重于单次循环容量和能量的最大利用,忽视了长时间尺度下电池组的一致性演变。为实现长时间尺度下的电池组寿命最优,试验研究... 详细信息

串联电池组的一致性问题是电池成组使用的关键问题之一,常通过电池均衡技术进行干预调节。但现有均衡策略多着重于单次循环容量和能量的最大利用,忽视了长时间尺度下电池组的一致性演变。为实现长时间尺度下的电池组寿命最优,试验研究了工作区间对电池老化的影响,讨论了传统顶部均衡和底部均衡下的电池组一致性演变,提出了优化最差单体工作区间的寿命均衡策略。研究发现使用的三元锂电池在高荷电状态区间循环时存在较快的容量衰减,增加循环放电深度同样会加速容量衰减;顶部均衡和底部均衡虽然可以最大化电池组单次性能,但容量一致性依旧持续变差,表明了寿命均衡的必要性;提出的寿命均衡策略使最差单体循环在较低的荷电状态区间,减小其容量衰减速率,进而有效地提高电池整组的累计放电量;最后,设计的试验证实了所提出的均衡策略可以显著提高电池组的容量一致性,并设计了相应的系统实现方案。提出的寿命均衡策略也为未来电池组的均衡研究提供了新的方向。

关键词：串联电池组工作区间容量衰减一致性寿命均衡

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单个浸没孔气泡动力学特性的数值模拟

核动力工程 2020年第6期41卷 194-197页

作者：沈兰亭柴翔程旭上海交通大学核科学与工程学院上海200240 卡尔斯鲁厄理工学院聚变与反应堆技术研究所德国卡尔斯鲁厄76131

核电厂发生严重事故时可利用池洗效应去除泄漏的放射性气溶胶。对池洗过程进行两相数值模拟研究是有必要的,在使用两相计算流体力学(CFD)程序计算之前需要确定气泡注入点处的边界条件。基于整合池洗研究(IPRESCA)项目框架和流体体积法(V... 详细信息

核电厂发生严重事故时可利用池洗效应去除泄漏的放射性气溶胶。对池洗过程进行两相数值模拟研究是有必要的,在使用两相计算流体力学(CFD)程序计算之前需要确定气泡注入点处的边界条件。基于整合池洗研究(IPRESCA)项目框架和流体体积法(VOF),对单个浸没孔气泡动力学特性进行数值模拟研究,捕捉浸没孔处气泡的大小、形状和脱离频率,并对气泡注入速度对气泡脱离频率的影响进行敏感性分析。利用DBSCAN聚类算法获得了气泡质心高度,并计算得到了不同高度的气泡上升速度。给出了平均空泡份额沿z轴方向的分布,以及平均空泡份额和平均混合速度在不同高度平面沿水平及径向的分布。

关键词：池洗浸没孔气泡流体体积法

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基于全景环带成像的语义视觉里程计

光学学报 2021年第22期41卷 142-152页

作者：陈浩杨恺伦胡伟健白剑汪凯巍浙江大学国家光学仪器工程技术研究中心浙江杭州310058 德国卡尔斯鲁厄理工学院人类与机器人研究所德国卡尔斯鲁厄76131

视觉里程计在智能机器人、自动驾驶等领域有着广泛的应用。但是基于有限视场(FOV)针孔相机的经典视觉里程计算法容易受到环境中运动物体和相机快速旋转的影响,在实际应用中鲁棒性和精度不足。针对这一问题,提出全景环带语义视觉里程计... 详细信息

视觉里程计在智能机器人、自动驾驶等领域有着广泛的应用。但是基于有限视场(FOV)针孔相机的经典视觉里程计算法容易受到环境中运动物体和相机快速旋转的影响,在实际应用中鲁棒性和精度不足。针对这一问题,提出全景环带语义视觉里程计。通过将具有超大视场的全景环带成像系统应用到视觉里程计,并将基于深度学习的全景环带语义分割所提供的语义信息耦合到算法的各个模块,减小运动物体和快速旋转的影响,提高在应对这两种挑战性场景时算法性能。实验结果表明,相较于经典的视觉里程计,所提算法在实际环境下可以实现更加精确和鲁棒的位姿估计。

关键词：机器视觉视觉里程计全景环带镜头语义分割位姿估计

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基于剃齿啮合传动特性的剃齿刀优化设计

航空动力学报 2018年第5期33卷 1084-1092页

作者：刘磊蔡安江耿晨李文博刘立博王妍西安建筑科技大学机电工程学院西安710055 卡尔斯鲁厄理工学院机械学院卡尔斯鲁厄76131

针对剃齿齿形"中凹"误差问题,构建了剃齿啮合分析模型,研究不同重合度对剃齿啮合传动特性的影响,以此提出一种剃齿刀优化设计方法。通过剃齿试验得出不同重合度的剃齿啮合传动特性对齿形"中凹"误差的影响规律,从而验证剃齿刀优化设计方... 详细信息

针对剃齿齿形"中凹"误差问题,构建了剃齿啮合分析模型,研究不同重合度对剃齿啮合传动特性的影响,以此提出一种剃齿刀优化设计方法。通过剃齿试验得出不同重合度的剃齿啮合传动特性对齿形"中凹"误差的影响规律,从而验证剃齿刀优化设计方法的正确性。结果表明:适当的增大重合度能一定程度上减小剃齿啮合传动误差和瞬时传动比的曲线幅值,但继续增大会导致曲线局部振荡,使得传动更加不平稳,形成明显的齿形"中凹"误差;不同重合度的剃齿啮合状态引起的接触变形才是影响剃齿传动性能的主要因素;剃齿啮合传动性能越好,工件齿轮形状偏差及总偏差也越小;基于剃齿啮合传动特性的剃齿刀优化设计能有效地减小齿形"中凹"误差。

关键词： “中凹”误差剃齿啮合重合度传动特性剃齿刀设计

铅冷能源系统中液态金属与铁基合金相容性的研究进展

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材料导报 2020年第5期34卷 96-101页

作者：陈灵芝周张健 Carsten Schroer 北京科技大学材料科学与工程学院北京100083 卡尔斯鲁厄理工学院应用材料及材料物理研究所德国卡尔斯鲁厄76344

核电是一种可以有效解决能源与环境问题的清洁能源,受到国际上的广泛重视。目前的商用堆以第二代及第三代热中子反应堆为主,存在铀资源利用率低、放射性废物不断积累和潜在的核安全等问题,故具有更高安全性和经济性的第四代核能系统的... 详细信息

核电是一种可以有效解决能源与环境问题的清洁能源,受到国际上的广泛重视。目前的商用堆以第二代及第三代热中子反应堆为主,存在铀资源利用率低、放射性废物不断积累和潜在的核安全等问题,故具有更高安全性和经济性的第四代核能系统的研究成为当前的热点。四代堆中采用液态铅或铅基合金作为主冷却剂的反应堆称为铅冷快堆,由于液态铅及其合金具有优异的热工性能及核物理性能,铅冷快堆被认为是最有希望率先得到应用的第四代反应堆之一,液态铅也是加速器驱动次临界系统重要的液态靶材料兼冷却剂。此外,液态铅也被认为是太阳能热电系统最有前景的能量交换介质之一。铅冷堆具有可在较高温度条件下运行、发电效率高等明显优势,但也由于堆内的服役温度和中子辐照强度较高,对关键结构材料的服役性能提出很高要求。尤其是大多数合金在液态铅中都会由于合金元素的选择性溶解带来明显的腐蚀问题,结构材料与液态铅的相容性问题是铅冷能源系统工程应用的重要瓶颈。堆内的腐蚀情况包括材料的溶解和氧化、固液两相的输运以及腐蚀产物和杂质之间的反应等,是一个复杂的过程。腐蚀行为的影响因素包括材料自身特点及外界因素,例如材料类型、微观结构、化学成分和表面状态以及冷却剂类型、温度、氧浓度、流速和腐蚀时间等都会对腐蚀产生重要的影响。本文针对制约铅冷能源系统用结构材料发展的基础核心问题,把握材料成分和显微组织特点与其在液态铅中的溶解和氧化问题之间的关系这一主线,就国内外关于液态铅对合金的溶解腐蚀基础问题,金属及非金属腐蚀抑制剂的发展,不锈钢、氧化物弥散强化(ODS)钢、含Al奥氏体耐热钢(AFA)及FeCrAl合金在液态铅基中的腐蚀行为等研究内容进行总结和分析,对影响腐蚀的因素进行归纳,列举材料的腐蚀过程和机制以及相应的腐蚀产物和结构,分析各元素在腐蚀过程中对氧化层的作用及扩散迁移模式,并对存在的问题进行总结和展望,为满足铅冷能源系统关键结构材料的发展提供依据和参考.

关键词：铅冷溶解和氧化氧化物弥散强化钢含Al奥氏体耐热钢 FeCrAl合金抗腐蚀性能

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具有扰动的正切换齐次系统的多项式稳定性

智能计算机与应用 2025年第1期 10-17页

作者：田吉龙飞贵州大学电气工程学院贵州中医药大学时珍学院信息工程学部贵州理工学院人工智能与电气工程学院

本文研究了具有有界外源输入的正切换齐次非线性系统的多项式稳定性，在平均停留时间切换条件下，讨论了向量场为0 详细信息

本文研究了具有有界外源输入的正切换齐次非线性系统的多项式稳定性，在平均停留时间切换条件下，讨论了向量场为0所得结果的有效性。

关键词：正切换非线性系统多项式稳定性外源输入对数收缩平均停留时间

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水和氯离子在砂浆中的迁移规律

硅酸盐学报 2017年第2期45卷 235-241页

作者：张鹏刘庆耿文超刘兆麟赵铁军青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033 卡尔斯鲁厄理工学院混凝土结构与建筑材料研究所德国卡尔斯鲁厄76131

研究了水灰比、氯盐浓度对砂浆中水和氯离子侵入规律的影响和砂浆的微观形貌,通过磨粉滴定的方法测定了氯离子含量,分析了毛细吸盐条件下水和氯离子传输之间的相关性规律。结果表明:氯离子的传输以水为载体,但明显滞后于水的传输,两者... 详细信息

研究了水灰比、氯盐浓度对砂浆中水和氯离子侵入规律的影响和砂浆的微观形貌,通过磨粉滴定的方法测定了氯离子含量,分析了毛细吸盐条件下水和氯离子传输之间的相关性规律。结果表明:氯离子的传输以水为载体,但明显滞后于水的传输,两者非同步;水灰比为0.6砂浆试件中的水侵入深度大约为氯离子侵入深度的2倍,水灰比为0.4试件的水侵入深度是氯离子的1.5倍左右;毛细吸盐7 d后,水灰比为0.6砂浆内部容易形成氯化钠结晶,延缓水迁移;在毛细吸附初始阶段,水渗透深度与氯离子渗透深度之间近似呈现线性相关,随着时间的增长,水分迁移变缓,氯离子在浓度梯度作用下继续向深处扩散;氯盐浓度超过6%后,氯离子侵入量不再随盐浓度的增大而增大。

关键词：水传输氯离子侵入结晶氯离子浓度水泥砂浆