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关键词： 小型核反应堆   花瓣形燃料   过冷沸腾   临界热流密度   新型排布方式  

摘要： 为实现“碳达峰碳中和”战略目标,减少化石燃料在我国能源结构中的占比,大力发展核能、风能、太阳能等清洁能源已成为未来能源结构优化的主要发展方向。其中,核能具备高能量密度的优势,是构建我国可持续能源体系的重要支柱之一。在提升核能发电经济性以及推动核能多场景应用的需求下,突破小型核反应堆技术是未来核能发展的重要方向。花瓣形核燃料是顺应反应堆小型化趋势所提出的具备长寿期、高燃耗性能的新型燃料元件。临界热流密度作为过冷沸腾条件下的重要现象,对于反应堆安全性和经济性至关重要。花瓣形燃料棒独特的截面形状和空间自螺旋结构能诱发二次流并造成周向传热不均匀,从而使花瓣形燃料棒束通道内沸腾两相流动传热现象与传统圆棒相比存在较大差异。论文基于数值模拟方法研究了花瓣形燃料棒组件内过冷沸腾及临界热流密度现象,并提出多种新型排布方式以进一步提升花瓣形燃料组件的热工水力性能,为花瓣形燃料棒在小型核反应堆中的应用提供理论支撑和参考。 首先,论文针对过冷沸腾传热特性以及花瓣形燃料棒包壳表面热流密度周向分布不均匀性,建立了一套固-液-汽多相耦合传热数值模型。该模型基于欧拉两流体模型,考虑了汽液相间作用力、相间能量和质量传递,并引入壁面沸腾模型描述过冷沸腾两相流中加热面与流体之间所存在的对流、蒸发、淬火和烧干四种传热模式。通过管内过冷沸腾实验和棒束通道临界热流密度实验数据验证了数值模型的有效性。 其次,基于所构建的固-液-汽多相耦合传热数值模型,分别针对均匀加热和余弦加热条件下燃料棒组件内过冷沸腾流动换热现象进行数值模拟。研究表明,在两种加热方式下流场特性非常接近,且横向流速几乎不受加热方式的影响。但空泡份额分布、燃料中心温度以及换热系数均受余弦加热影响沿轴向呈先上升后下降的趋势。在余弦加热方式下,蒸发热流密度在中心高度附近取得峰值,且燃料棒扭转结构引起的横向流动造成淬火热流密度在外凸弧后缘取得峰值。此外,均匀加热和余弦加热条件下CHF分别为1.76和1.78 MW·m-2,非常接近。然而,加热方式对于CHF发生位置影响显著,均匀加热下CHF发生在出口附近,但余弦加热下CHF发生在相对高度z/Lz=0.625处。 最后,在常规花瓣形燃料棒组件流动换热研究基础上,通过改变特定位置燃料棒的扭转方向设计了四种新型排布方式,并针对各排布方式在相同入口条件下分别进行数值模拟。结果表明,各排布方式下燃料组件进出口压降几乎一致,Pattern-2具有最优的换热能力。S1-1、S1-6、S2-1和S2-3这四类子通道在Pattern-2排布方式下换热显著增强。通过对局部流场分析发现,Pattern-2可以显著增强燃料棒背风面的冷却剂流动,使速度边界层及热边界层厚度降低,强化冷热流体搅混,从而大幅提升燃料棒背风面的换热系数。

关键词： 国际中文教育   线上教学   互动   协同理论   课堂观摩  

摘要： 本文旨在根据本学期的观摩案例，反思互动视点下线上初级汉语课程的教学实践。通过对国际中文教育中互动重要性的探讨，强调了师生互动在提高教学效果和学习体验方面的关键作用。结合课堂观摩记录，具体分析了线上初级汉语课程的实际运行情况，发现了课程在教学内容、教学方法和技术应用等方面的优点；同时指出了课程在互动环节存在的不足，如互动形式单一、互动强制效应不足等。基于以上所提及的观察和分析，文章初步提出了改进方向的思考，以提升线上初级汉语课程的互动性和教学效果。本次反思为未来实际教学提供了经验积累，并为后续发展研究提供参考素材。

关键词： 稳态池沸腾传热   临界热流密度   沸腾传热系数   电沉积表面   超亲水芯吸表面  

摘要： 池沸腾传热具有较高的热流密度及传热系数,在能源动力、航空航天、电力电子等诸多行业的高效热管理/冷却散热场景中得到了广泛应用。大量过往研究聚焦于应用不同的表面改性手段构造超亲水芯吸表面,强化表面的沸腾传热,其中电化学沉积法因其操作简便、成本低、易规模化等优点而备受关注。但目前在电化学沉积改性表面强化池沸腾传热的相关工作中,此类表面的沸腾传热性能与运用其他精加工手段的相关工作相比仍有一定差距。一方面,结构强度的限制导致表面的粗糙度及芯吸能力有限,临界热流密度（Critical Heat Flux,简称CHF）增强效果不足;另一方面,表面底层的过度沉积也会引入不必要的热阻,导致表面在核态沸腾起始阶段的传热系数（Heat Transfer Coefficient,简称HTC）不佳。基于此,本文采用多步电沉积法尽可能构造具有较大粗糙度、较大枝晶长度的微纳多孔结构沉积表面,并研究沉积参数的改变对表面形貌及沸腾传热性能的影响。此外,本文应用一种“先腐蚀后沉积”的构造策略,通过在预先电腐蚀处理后的表面进行沉积操作,进一步调控沉积表面形貌,并探究了“全沉积”表面与“先腐蚀后沉积”表面的沸腾传热性能差异。 本文首先探究了电沉积步数累加对表面沸腾传热性能的影响。沸腾实验结果表明,随着沉积步数增多,沸腾曲线整体左移,表面在各个沸腾阶段的HTC均得到了提升,但表面最终的CHF值没有较大差异。在此基础上,本文对六步电沉积参数中大电流沉积步骤的电流密度、沉积时间及电解液当中Cu SO4浓度三个参数进行调控,以探索最佳电沉积参数。实验结果表明,增大电流密度及沉积时间均有利于提升表面沸腾传热性能,但过高的电流密度及过长的沉积时间也会导致表面结构的不稳定;过高或过低的Cu SO4浓度均不利于表面沸腾传热性能的提升。 此后本文运用“先腐蚀后沉积”策略构造表面,并与上述的最佳参数“全沉积”表面进行对比分析。扫描电镜图像表明,“先腐蚀后沉积”表面与“全沉积”表面相比具有更小的底部沉积厚度、更高的枝晶及更大的结构平均孔径等特点,表面的整体粗糙度显著上升。沸腾实验结果表明,“先腐蚀后沉积”表面在各个阶段HTC及CHF两方面的沸腾传热性能都有进一步提升,达到了2641±10 k W/m2。对此两类表面的沸腾传热机理进行进一步分析,更大的成核点密度、更快的气泡脱离频率使得“先腐蚀后沉积”表面在沸腾起始阶段具有更高的HTC。更大的粗糙度及芯吸能力促进了“先腐蚀后沉积”表面在高热流密度阶段的重润湿速率,使得表面的CHF值得到提升。 此外,本文将“先腐蚀后沉积”策略运用于曲面表面上,并通过淬火冷却实验探究不锈钢球面样品的瞬态沸腾传热性能。结果显示,“先腐蚀后沉积”的球表面与“全沉积”表面相比,淬火冷却速率更快、沸腾传热性能更佳,进一步表明此表面制备策略的可靠性及广泛的适用性。 总之,本文所运用的“先腐蚀后沉积”表面构造策略显著改变了沉积表面形貌、进一步增强了电沉积改性表面的沸腾传热性能。并且,此策略也能够增强曲面沉积样品的淬火冷却速率,从另一角度证明了此策略的实用性。

关键词： 喷雾冷却   振动   换热系数   核态沸腾   临界热流密度  

摘要： 随着电动汽车的发展,里程焦虑是一个不可忽视的问题。尽管提高电池的能量密度可以延长续航里程,但也给电池热管理带来了更大的挑战。高能量密度意味着电池在单位重量下能够存储更多的能量,这也会导致电池在工作过程中释放更多的热量。电池在高温环境下工作会导致性能下降、寿命减少甚至引发安全问题。因此,急需开发出一套高效的电池冷却方案。本文搭建了一套封闭式喷雾冷却振动试验系统,并结合Lab VIEW软件搭建的数据采集与控制系统,开展喷雾流量、喷嘴角度、微结构强化表面与振动耦合下的喷雾冷却换热性能研究,最后根据试验数据拟合出振动作用下核态沸腾阶段换热关联式。 试验结果表明,振幅为2mm,低频振动工况（f≤25Hz）和振幅为0.2mm,中频振动工况（f≤100Hz）相比振幅为0.02mm,高频振动工况（150Hz≤f≤350Hz）对表面换热促进作用更显著。低频振动工况能够延长核态沸腾阶段,提高临界热流密度（CHF）。在振动频率为25Hz,振幅为2mm时,相较于静态表面喷雾冷却换热性能增强了15%,在工程应用上具有实际意义。在振频为25Hz,振幅为2mm振动工况下,喷雾流量为3.2cm3/（cm2·s）时的换热性能相比喷雾流量为2.0cm3/（cm2·s）时提高了15.4%。对比不同喷嘴角度下的换热系数发现,喷嘴角度为75°时在各个振动工况下具有最佳换热能力。在喷嘴角度75°和振动频率100Hz的共同作用下,喷雾冷却换热性能相较于喷嘴角度90°时增强了11.2%。此外,在各个振动工况下,增加微结构表面上微柱的特征尺寸能够提高喷雾冷却的换热能力,在振频为350Hz,振幅为0.02mm工况下,相较于光滑表面,喷雾冷却换热性能最大增强了49.3%。 最后,结合前期研究获得的试验数据,利用无量纲分析法,引入振动雷诺数Rev、韦伯数We、雅可比数Ja,弧度rad和无量纲长度ζ拟合了核态沸腾区喷雾冷却换热关联式,95%以上的试验数据点落在了±12%的误差范围内,拟合结果良好,为喷雾冷却应用于电池热管理提供理论参考。

关键词： 植物油   临界热流密度   纳米分子筛   氧化安定性  

摘要： 主要测试对比了猪油、棕榈油、高油酸葵花籽油、菜籽油、葵花籽油、大豆油和亚麻籽油等多种天然动植物油的冷却特性和氧化安定性。结果表明,相比于矿物油和具有类似化学结构的合成酯,部分动植物油在冷却过程中没有蒸汽膜,该性能将有利于提高工件在淬火过程中的均匀性。同时针对该现象,进一步从不同油品的化学组成和淬火冷却过程中的热流密度变化等方面,从原理上阐述了产生此特殊现象背后的原因。另外尝试合成了一种新型的无机纳米分子筛,用于提高高油酸葵花籽油的热氧化安定性,结果表明纳米分子筛可能是传统酚类或胺类抗氧剂的一种更加环境友好的替代方案。

关键词： 二氧化碳   传热恶化   临界热流密度   预测关联式  

摘要： 二氧化碳(CO_(2))布雷顿循环系统有着紧凑、高效、灵活的特点在第三代光热系统和第四代核电系统中具有良好的应用前景,而CO_(2)传热恶化现象影响着机组的安全运行。为研究竖直上升管内CO_(2)的传热恶化现象,在实验室建立了CO_(2)传热特性系统,对比了亚临界与超临界状态下CO_(2)传热特性,获得了热工参数对CO_(2)传热恶化的影响规律,并建立了CO_(2)临界热流密度预测关联,预测值与实验值吻合良好,误差在±30%以内。研究结果表明:亚临界压力下,CO_(2)发生传热恶化时壁温峰值更高;远离临界压力,增加质量流量均有利于抑制传热恶化的发生。

关键词： 流动沸腾实验   临界热流密度   表面沉积层  

摘要： 燃料包壳表面沉积层(CRUD)在压水堆常规运行中自然形成,与普通燃料包壳表面不同,表面沉积层有着多孔介质结构,对包壳传热能力的影响尚未明晰。为揭示包壳表面沉积层对流动传热的影响机理,本研究基于二氧化硅(SiO_(2))沉积层与堆内燃料包壳表面沉积层具有相似的表面特性,以锆-4合金为基板,采用逐层沉积的方法沉积不同厚度的SiO_(2)沉积层,通过进行流动沸腾实验对比不同沉积层厚度的传热能力差异。结果表明:SiO_(2)沉积表面与未沉积表面对比,流动沸腾传热能力增强,临界热流密度(CHF)提高,3μm SiO_(2)沉积表面的CHF较未沉积表面增幅可达77.4%。

关键词： 教导主任   课程领导力   提升策略   只缘身在此山中   专题报告   培训总结   拨云见日   立校  

摘要： “不识庐山真面目,只缘身在此山中”。在为期一周的教导主任培训中,各位专家的精彩讲座和金玉良言,让我犹如拨云见日,醍醐灌顶,收获满满。一、提升课程领导力迫在眉睫在聆听了李源田巡视员作的“学校课程领导力提升策略”专题报告后,使我明白了提升课程领导力的紧迫性。

关键词： PDSIPE   微积分课程   教学流程   项目型教学  

摘要： 随着教育信息化的发展,项目驱动、数据驱动和系统集成(PDSIPE)的理念逐渐被广泛应用于微积分课程教学中.将PDSIPE教学模式引入微积分教学中,能够调动学生学习的积极性,提升学生的合作能力和计算机应用能力.本文通过对PDSIPE理念进行解读,提出一种以知识点梳理为基础、项目驱动为导向、数据分析为手段的微积分课程教学方法,旨在探索基于PDSIPE理念下的微积分课程教学,从而提高学生的实际操作能力和培养学生的创新思维,以期为提高微积分课程教学质量提供参考.