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关键词： 外部冷却   流动沸腾   沸腾曲线   临界热流密度  

摘要： 压力容器外部冷却(External Reactor Vessel Cooling,ERVC)作为堆芯熔融物容器内持留(In-Vessel Retention,IVR)的最后一道屏障对于缓解核反应堆事故具有重要意义。本文基于欧拉两流体模型,构建了适用于低压工况的两相CFD模型,利用CFD模拟,并结合弧形流道热流密度分布特点,验证了沸腾曲线预测临界热流密度方法的准确性,对压力容器的安全设计应用具有重要的工程价值意义。本文以压力容器下封头弧形流道为研究对象,建立二维几何模型,重点研究在强迫循环和自然循环条件下两相流动沸腾换热特性,同时分析不同热工参数和出入口效应对流动沸腾换热特性的影响规律。数值模拟分析了强迫循环条件下两相流动沸腾换热特性。研究结果表明:增加冷却水流量、过冷度及压力有助于增强冷却水的流动沸腾换热特性。出口效应不利于流动沸腾换热,并且出口效应随着流量的增加而减弱。由于出口效应的影响当流量为50 kg/ms时,90°位置处临界热流密度相对82.5°位置处临界热流密度降低了6.1%,而当流量为800 kg/ms时临界热流密度降低了3.1%。入口效应增强了冷却水的流动沸腾换热特性,并且入口效应随流量的增加而增强。在流量为50 kg/ms–800 kg/ms范围内,入口区域在37.5°附近,此时临界热流密度在37.5°达到局部峰值。数值模拟分析了自然循环条件下两相流动沸腾换热特性。研究结果表明:冷却水流量、过冷度及压力对流动沸腾换热特性的影响高于强迫循环。由于出口效应的影响,强迫循环条件下90°位置处临界热流密度相对82.5°位置处临界热流密度降低了8.9%而自然循环条件下临界热流密度降低了5.9%。入口效应对自然循环流动沸腾换热影响高于强迫循环且入口区域相应扩大,在流量为1358 kg/ms–1811 kg/ms范围内,自然循环入口区域在45°附近,此时临界热流密度在45°达到局部峰值。

关键词： 池式沸腾   圆弧通道   流动换热特性   临界热流密度  

摘要： 熔融物容器内滞留(IVR)是缓解核电厂严重事故的一项重要措施,其中压力容器外部冷却(ERVC)是其关键步骤。IVR-ERVC措施的最终目的是保证下封头有一个长久有效的防护,确保下封头在72h内无人干预的情况下不会失效。因此,本文针对池式沸腾驱动模式,对圆弧通道内的流动换热特性以及CHF进行了研究。本文先是介绍了池沸腾驱动模式下的国内外IVR-ERVC研究进展和CHF研究进展,然后描述了池式沸腾驱动模式下的CHF机理研究。最后,通过相关文献调研后,针对目前所存在的不足,以池式沸腾驱动模式下圆弧通道内的流动换热特性和CHF为目标,展开本文的研究工作。首先,对圆弧通道内池沸腾现象进行数值模拟研究。选取不同网格模型、湍流模型、壁面沸腾模型和相间作用力模型开展数值模拟,根据通道内空泡份额和壁面温度的分布情况来进行敏感性分析,得出适合于本文研究工作的网格和模型参数:保证加热壁面y值大于110且网格数量大于9w、湍流模型使用Realizable k-ε两层模型、壁面沸腾子模型中的汽化核心密度模型和气泡脱离直径模型选择Li-KI模型组合、相间作用力模型添加非曳力中湍流耗散力和升力的作用、曳力模型选取Tomiyama模型。其次,对比分析压力和初始温度对池式沸腾通道内流动换热特性的影响,给出通道内压力云图分布、速度云图分布、温度云图分布和空泡份额云图分布;根据不同工况绘制的沸腾曲线以及测得的CHF值,对比分析压力、初始温度和角度对CHF的影响。计算结果表明,在研究工况范围内,CHF随着压力的增加而增大,压力每升高0.5 MPA,CHF值最高可提高20.65%;CHF随着初始温度的增加而减小,初始温度每升高20℃,CHF值降低0.88%左右;随着角度的增加,CHF一直增大,在82.5°位置处达到峰值,由于池沸腾出口效应的影响,在出口区域,随着角度的增加,CHF逐渐减小。最后,整理本文所研究工况内的池式沸腾模拟数据,通过MATLAB软件拟合出圆弧通道内池式沸腾驱动模式下CHF预测关联式,预测结果中所有工况相对误差均在20%以下。

关键词： 淬冷沸腾   气膜演变   沸腾曲线   最小膜态沸腾温度   临界热流密度  

摘要： 淬冷沸腾在工程中被广泛应用于核反应堆安全、金属表面热处理等领域。固体表面的淬冷沸腾传热受很多因素的影响,探究其传热特性和影响规律,可对淬冷沸腾过程进行控制,为实际工程应用提供理论依据。本文主要围绕冷却剂过冷度、表面粗糙度、材料种类等变量,基于可视化图像、表面温度、热流密度、最小膜态沸腾温度以及临界热流密度等数据,探究平板淬冷沸腾传热特性,主要研究内容和结论如下:(1)构建实验平台,进行可视化实验研究与气膜运动特征分析。基于可视化图像结果,总结了平板表面的气膜运动形态和演变过程,分析了冷却剂过冷度、实验件表面粗糙度、材料种类不同变量下气膜波动演变的差异,获得了对淬冷沸腾过程各阶段现象的认知,并对淬冷前沿的传播速率进行了定量分析。结果表明:膜态沸腾阶段,平板表面产生明显的K-H不稳定波。随着过冷度、表面粗糙度和材料导热系数的增大,膜态沸腾持续时间更短,气膜更早破裂;铜表面生成的氧化物会对气膜产生很大扰动,加速气膜的破裂和平板的冷却;随着过冷度增大,平板表面气膜厚度减薄,气膜波动程度减弱,气泡尺寸变小,淬冷前沿传播速率加快;平板的淬冷前沿呈“开口向上抛物线”向上传播。(2)基于实验数据,对平板淬冷沸腾传热特征进行表征及影响因素分析。根据测量所得平板内部温度,利用导热反问题方法得到表面温度和热流密度,绘制出表面温度曲线和沸腾曲线,明确T和CHF。分析了冷却剂过冷度、实验件表面粗糙度、材料种类等不同变量下温度曲线和沸腾曲线的差异,以及窄缝通道平板与单个平板沸腾传热的差别。实验结果表明:随着过冷度、表面粗糙度和材料导热系数的增大,平板冷却速率加快,淬冷沸腾换热能力增强;过冷度和材料物性对平板淬冷沸腾促进明显,本文表面粗糙度变化促进作用微小;窄缝通道平板冷却速率较单个平板更慢。(3)构建平板淬冷沸腾最小膜态沸腾温度预测关联式及分析冷却剂过冷度对CHF的影响规律。分别定量研究了冷却剂过冷度与T和CHF的关系,考虑过冷度、表面粗糙度、材料种类,建立了T关系式。结果表明:随着冷却剂过冷度的增大,T和CHF均增大;构建的T关系式与本文实验值吻合较好,与文献实验值偏差不大,关系式具有一定通用性和可信度。综上所述,本文基于可视化实验,对平板的淬冷沸腾传热特性和影响因素进行了研究,研究结果对核反应堆安全、金属表面热处理等研究具有一定参考价值。

关键词： 大学课程总结性文本   BERT模型   多特征融合  

摘要： 目前大学非考试课程的成绩评价中常常会包含对课程总结性文本的评价,总结性文本通常由学生以书面描述的方式总结课程内容及学习收获。这种评价方式相对于传统的试题如选择题、是非题类通过直接回答的简单题型的评测更加有效。在近年大规模的在线学习和网络考核系统的热潮下,虽然已经有不少提高系统性能和有效性的研究工作,但大学课程总结性文本自动评价仍是一个很有必要解决的问题。根据新华字典以及百度百科的解释,作文是指撰写文章或学生的写作练习,因此大学课程总结性文本可归属于作文一类。随着计算机技术的快速发展,AES(Automated Essay Scoring,作文自动评分)系统得到了进一步应用,AES系统能够对作文进行自动分析和评价,相较于教师直接批改作文,其拥有更低的人工成本以及更高的评阅效率。目前构建和评价AES系统的常用模型仍为神经网络模型与手工制作特征相结合的方式,然而大学课程总结性文本类型具有高度可变性,且大学课程总结性文本通常是较长的非结构化文档,对上下文语义信息有更高的要求,这对建立总结性文本自动评价模型提出了挑战。因此,针对以上的问题,本文基于BERT(Bidirectional Encoder Representation from Transformers)模型并对其进行了优化处理,以使得AES更好地应用于大学课程总结性文本自动评价领域。论文主要包括如下三个内容:(1)由于BERT模型是一个庞大复杂的层次模型,在进行预训练任务时可能会发生梯度消失的问题,使用BERT预训练模型融入Real Former方法来适应研究;针对基础BERT预训练模型的训练语料与本文研究领域无关的问题,收集专业领域语料对预训练模型重新训练;使用Mean-Max-Pooled方法获取更多文本语义信息,提高模型泛化能力。最终得到优化BERT模型,完成大学课程总结性文本自动评分任务。模型准确性达到79.17%,比基础模型准确性提高12.5%。(2)提出了一个针对大学课程总结性文本的评价指标体系,具体包含关键词、关键句、主题词三个特征。首先使用优化BERT模型对文本进行特征向量提取,并对多特征进行融合,其次采用文本分类的方法对文本进行训练,最后完成对大学课程总结性文本的自动评分任务,使用此方法实验结果对比基本模型准确性提升3.22%。(3)使用基于前文的研究得到的优化BERT模型成功搭建一个大学课程总结性文本自动评价系统,并应用到实际环境,有效地进行了课程总结性文本的评价,验证了以上研究技术的有效性。

关键词： 压力容器外部冷却   朝下表面   强化沸腾换热   增材制造   跨尺度结构   临界热流密度   沸腾换热系数  

摘要： 以HPR1000,AP1000和CAP1400为代表的大型先进压水堆相较传统Ⅱ/Ⅱ+堆型在大幅提高了经济性的同时,采用了大量的特有安全设计,其中之一便是在发生堆芯熔毁严重事故时通过向压力容器（Reactor Pressure Vessel,RPV）外堆坑注水淹没并冷却下封头,实现熔融物堆内滞留（In-vessel Retention,IVR）,即压力容器外部冷却（External Reactor Vessel Cooling,ERVC）,最大限度保证压力容器和安全壳的完整性,限制放射性物质外泄。ERVC技术对如何在复杂曲面上实现更高换热速率这一问题提出了迫切的工程需求。临界热流密度（Critical Heat Flux,CHF）和沸腾换热系数（Boiling Heat Transfer Coefficient,BHTC）是评价浸入式池沸腾冷却性能的重要指标,ERVC成功的关键在于高温熔融物在压力容器外表面产生的热流密度不能超过当地沸腾换热过程中所能达到的CHF,工程上常引入包括流体工质改性和换热表面改性在内的沸腾换热强化技术提高CHF。因此本研究基于换热表面改性的强化换热思路,从提高ERVC安全裕量出发,采用不同朝下倾角的可加热平板表面模拟压力容器外表面的局部区域,开展沸腾换热实验研究。为最大程度上满足压力容器外表面改性的苛刻工程限制,本研究基于超音速冷气动力喷涂技术（Supersonic Cold Gas Spray,SCGS）的先进增材制造（Additive Manufacturing,AM）方法,直接在模拟压力容器外表面的实验换热表面上增材出包括沟槽翅片（Groove-Fin）和针翅（Pin-Fin）等传统散热片式（Heat sink）沸腾换热强化结构,与烧结等传统方法相比,该方法不仅更为简便,且不失灵活性,能够实现多种结构的制造。由于此技术自身的加工特性,制备出的多种结构具有跨尺度特性,即能够通过毫米尺度的宏观结构构建汽泡顺畅的脱离路径,并利用制备过程中在毫米尺度结构上产生的微/纳尺度结构增加表面汽化核心、换热表面积、润湿性等,实现BHTC和CHF的双强化,其朝下表面状态下的饱和去离子水池沸腾临界换热实验结果表明其具有高CHF和高BHTC特性,大幅优于现有的多孔涂层（Porous coating）表面和光滑裸表面（Plain Surface）。增材制造出的跨尺度结构表面不仅具备传统散热片结构的基础CHF强化能力,CHF最大值超过3000kW/m2量级,且具备更优秀的BHTC强化能力和更低的壁面过热度,在热工特性上充分体现了跨尺度协同效应对CHF的积极正向影响,在多次实验后其结构耐久度和强化性能也保持了较好的稳定性。现有成果对深入理解跨尺度结构表面的沸腾强化性能具有重要的研究价值,为冷喷涂三维增材技术在强化沸腾换热技术领域,尤其是ERVC领域的应用提供了重要依据。

关键词： 高校音乐理论课   网络教学   教学思考  

摘要： 如今网络教学基本已经普及，并成为一种常态化教学的形式。本文将通过对音乐高校中，曲式与作品分析课程的具体网络教学模式进行分析总结，从而为高校音乐类网络学习形式的教师或参与者提供一些参考。

关键词： 偏滤器   换热系数   过冷流动沸腾   临界热流密度   预测模型  

摘要： 偏滤器是国际热核聚变实验堆(International Thermonuclear Experimental Reactor,ITER)内的重要部件,需要承受等离子体破裂时带来的持续高热载。当热载超过临界热流密度(Critical Heat Flux,CHF)时,会发生水过冷流动沸腾下的偏离泡核沸腾(Departure from Nucleate Boiling,DNB)现象,导致部件换热系数急剧下降、表面温度快速升高,严重时还会发生烧毁现象,极大地影响到聚变装置的安全运行。故本文针对偏滤器内过冷流动沸腾条件下的散热问题,进行了系统的实验研究。(1)管内过冷流动沸腾CHF实验研究内螺纹管和内插扭带管是受广泛关注的高效强化换热管,由于内肋螺纹和螺旋扭带的存在,会在管内形成独特的螺旋通道,使管内流体的流速、流动方向发生改变,能够大幅度提升冷却管道的换热能力。将内肋螺纹和螺旋扭带两种强化传热技术相结合,设计出一种新型复合换热管,研究复合强化传热技术对过冷流动沸腾CHF的影响。实验段为四种不同结构的冷却管:光滑管、内螺纹管、内插扭带管和复合换热管。为了模拟聚变装置内偏滤器的工作环境,实验段在真空室内由电子枪加热。实验以水为工作介质,通过逐渐增加热载来逐渐逼近CHF,得到了加热过程中冷却管的壁面温度和换热系数变化曲线,通过变化曲线中壁面温度的飞升点和换热系数的骤降点来判定CHF点。(2)不同参数对过冷流动沸腾CHF的影响在质量流速G=543-2935 kg/m2 s,入口过冷度△Tsub,in=55.2-95.2℃,系统压力P=0.2-0.8 MPa,热流密度q=1-17 MW/m2的参数范围内实验研究了不同强化传热技术以及复合强化传热技术的过冷流动沸腾CHF特性。通过实验发现,结合了螺旋扭带和内螺纹的复合换热管比单独的强化传热技术有更好的CHF提升效果。内插扭带管和内螺纹管通过螺旋扭带和内肋螺纹诱导旋流和二次流,增加管内流动不稳定性和湍流程度,推迟DNB现象的发生。复合换热管通过螺旋扭带和内肋螺纹分别增强主流体区域和边界层区域的换热能力,形成了协同复合强化传热效果,进一步抑制DNB现象的发生。在相同工况下,复合换热管的CHF值与内插扭带管、内螺纹管和光滑管相比分别提高了 33.19%、55.14%和130.71%。此外研究还发现扰动比、螺距、质量流速、压力和入口过冷度等实验参数对CHF特性也有着很大的影响。实验结果表明:CHF与扰动比成反比,与螺距成正比。但当扰动比过大时,由于热隔绝效应,螺旋扭带抑制DNB现象的效果会消失。CHF随质量流速、压力和入口过冷度的增大而增大。(3)过冷流动沸腾CHF预测模型研究从公开文献中收集了内插扭带管过冷流动沸腾CHF预测模型,包括Gambill模型、Drizius模型、Tong-75-Ⅰ模型、Tong-75-Ⅱ模型、Tong模型和Yan模型。用实验得到的复合换热管CHF数据评价各预测模型,计算各预测模型的平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)和均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE),分析预测模型的精度。结果显示:6种过冷流动沸腾CHF预测模型的精度均不够理想,预测值与实验值误差较大。预测精度最高的为Tong-75-Ⅱ模型,其误差在+25%到-62%之间,MAE和RMSE分别为33.80%和37.32%。为了建立适用于复合换热管的过冷流动沸腾CHF预测模型,以Tong-75-Ⅱ模型为基本形式,引入螺距这一修正因子。最终得到的过冷流动沸腾CHF新预测模型为:qcr,CHTT=4.3703y-0.3036(t/D)1.1868 G03939[1+0.3027 Ja(-xin)1.7782]新预测模型的适用范围为:2≤y≤8,1.5≤t≤2 mm,D=14mm,640 ≤G≤ 1870kg/m2s,0.2 ≤P≤ 0.8MPa,-0.1 ≤xin≤-0.2。其MAE为 8.94%,RMSE为10.83%,远远优于现有预测精度最高的Tong-75-Ⅱ模型。通过实验着重研究了不同强化传热技术和复合强化传热技术的CHF特性,同时研究各个参数对CHF的影响。对现有的过冷流动沸腾CHF模型进行总结、分析和评价,在此基础上建立新的过冷流动沸腾CHF预测模型。该研究可为偏滤器的优化设计提供技术参考和数据支持。图[31]表[9]参[84]

关键词： 军事训练伤防控技能   卫生士官   教学方法   教学总结  

摘要： 为培养满足军队卫勤保障需求的初中级卫生士官,武警后勤学院将军事训练伤防控技能课程列为卫生士官岗位培训的必修课程。现对军事训练伤防控技能课程的教学目标、内容、课程设置、教学方法、考核方式等进行系统总结,在此基础上根据以往的教学经验和体会,提出一些思考与建议,以期进一步提升教学质量。

关键词： 异态干涉沸腾   激光干涉法   临界热流密度   非均匀传热   核态沸腾  

摘要： 核态沸腾由于具有极为出色的热量传递能力,可以高效传输热流密度而被广泛应用在换热器、航空航天电子器件等工业设备和技术中。然而,当热流密度超过核态沸腾的临界热流密度(CHF)时,沸腾模式将向膜态沸腾转变,同时过热度急剧增加烧坏传热设备。异态干涉沸腾是一种通过在传热板内布置低热导率材料,通过改变传热板内部结构使得传热表面产生不同的沸腾模式从而提升CHF的方法。关于异态干涉沸腾的影响因素已有大量研究,然而对于异态干涉沸腾不同的沸腾模式间的作用尚未给出明确解释,本研究旨在利用激光干涉法研究微观尺度下的异态干涉沸腾传热机理。通过在玻璃表面间隔刻蚀导电氧化铟锡(ITO)薄膜的方法使玻璃传热表面形成高低温的间隔分布,利用激光干涉法观测了在石英玻璃和蓝宝石玻璃的非均匀传热表面的沸腾现象,实现了异态干涉沸腾微观尺度下的可视化观测。在石英玻璃传热面,成核现象散乱分布在加热区与非加热区,成核点对加热区无明显的依赖性。在蓝宝石玻璃传热面,加热区的成核点密度要高于非加热区的成核点密度,在到达临界热流密度之前,不同区域成核点密度均随着热流密度的升高而增加。此外,沸腾过程中,在传热面上产生的气泡底部会形成干涸,非加热区的干涸占比在15%,加热区的干涸区占比在40%以上。在中高热流密度条件下,当加热区出现大面积干涸时,非加热区还处于浸润状态,非加热区的液体在气泡影响下向两侧加热区横向运动,扩大了润湿面积。两种不同的沸腾模式在传热表面同时存在,干涸被反复浸润延迟了大面积干涸蔓延的发生。通过Fluent建立了非均匀铜块模型和材料为蓝宝石玻璃的间隔ITO模型,并模拟计算了在施加实际实验条件的情况下两模型传热上表面的温度及热流密度分布,分析了平均过热度与平均热流密度的关系,随着热流密度的增加,高低导热区域之间的壁面过热度差也在增加并呈现扩大趋势,在加热区域宽度为1.6mm、2.0 mm和2.4 mm的蓝宝石传热面,临界热流密度附近加热区与非加热区的壁面过热度差值达到了35 K、16 K和19 K。不同区域间的温差增大导致玻璃的应力超过其能承受的极限而破裂。此外,比较分析了带有凹槽的蓝宝石玻璃与均匀传热面的干涸浸润频率及速度,带有凹槽蓝宝石玻璃的干涸浸润频率最高达到175 Hz,约为均匀传热面最高浸润频率的2.2倍,前者的干涸浸润速度最高达到1.18 m/s,高于均匀传热面的最大浸润速度0.88 m/s,因此,在异态干涉沸腾中存在着相较于均匀传热更强烈的气泡间横向干涉。

关键词： 沸腾换热   临界热流密度   霜层结构   多孔结构   锌  

摘要： 核态沸腾可以在较小的壁面过热度下,传输较大的热流密度,因而经常被用于工业设备的冷却,例如核反应堆、电子元件、换热器等。然而,核态沸腾中存在临界热流密度(Critical Heat Flux,CHF)。对于应用沸腾现象的设备而言,当其热流密度超过这一值时,沸腾状态就会由核态沸腾跃迁至膜态沸腾,此时设备的表面温度迅速上升,很可能被烧毁。为防止这一现象的发生,同时传输更高的热流密度,国内外众多学者探究出各种方式来提升核态沸腾的CHF,例如多孔涂层、化学沉积、机械加工等。霜层是一种多孔结构,该结构对于物体在低温流体液氮中的沸腾换热具有很大的促进作用。然而在一般的工业应用领域中,沸腾换热的温度范围为100°C～300°C,因而水形成的霜层结构并不适用。本文提出利用一种低熔点金属锌模拟水成霜的过程,从而形成类似的多孔结构,进而探究这种多孔结构对于水的核态池沸腾性能的影响。本文设计并搭建的实验系统,成功实现锌蒸气在传热板表面的凝结,从而制得金属霜多孔结构。为更好提升水的核态池沸腾换热特性,本文在不同的实验条件对金属霜的结构进行了探究。使用了紫铜和不锈钢两种材料的传热板,并在锌蒸发量相同的条件下,探究了传热板表面温度和冷却时间对金属霜结构的影响。并对金属霜的结构分别利用光学显微镜和扫描电子显微镜进行观测。发现,由于锌在不锈钢表面的接触角更小,所以霜层更牢固。其次随着传热板表面温度升高,霜层结构的枝蔓晶体的形态由细小的柱状变为叶状。为了更全面的分析该结果,测量了每种条件下获得的金属霜的重量、高度等,并金属霜的密度和孔隙率等进行计算。针对所获得的金属霜结构,本文选用其中一种条件下的结构进行了水的核态池沸腾测试,对光滑表面也进行了实验,将两组结果进行对比,进而探究了金属霜多孔结构对沸腾传热特性的提升效果。发现与光滑表面相比,沸腾CHF提升了16.5%。并且对该结构的进行淬火试验,发现冷却到相同的温度,金属霜所需的时间比光滑表面减少一半。