高温球床辐射传热中的机器学习模型

在高温气冷堆(high-temperature gas-cooled reactor, HTGR)堆芯球床中,燃料球间的辐射换热是重要的传热模式,与堆芯固有安全特性密切相关。该文利用机器学习方法提出了球床颗粒间辐射角系数智能预测方案,其中基础计算模型基于角系数显式解析表达式,合理描述了球床热辐射特性随球心距变化规律和周围颗粒球平均阻挡作用,用于快速计算球床堆中辐射角系数的核心主导部分。利用高温气冷堆示范项目(HTR-PM)球床堆积结构和光线追踪方法,建立了高温堆球床高精度角系数大数据集,共包含1.66×10⁷条角系数工况,覆盖了球床各种局部结构。利用大数据训练后的梯度提升决策树模型有效提升了角系数预测精度,综合基础计算模型后角系数回归系数超过0.999。该文成果为高温气冷堆球流传热研究、堆芯优化和热工流体分析提供了高效的辐射传热计算方法。     

容器中自由液面波动的三维数值模拟

跟踪自由表面的流体体积函数法（ＶＯＦ方法）建立在部分流体体积基础上，是解决具有表面张力的液面波动问题的一种有效方法，该方法可利用部分单元体处理曲边界和内部障碍物。本文介绍了ＶＯＦ数值计算方法的基本原理，并用ＶＯＦ方法编制了程序，模拟计算了容器中具有自由表面的三维、非定常液面波动问题，得到了典型流动模型的计算结果，结果与物理分析相吻合，证明ＶＯＦ方法是解决具有表面张力的自由液面波动问题的一种有效方法，可为工程设计提供理论依据。     

Flow Instability Analysis of Two-circuit-coupled Density-wave Oscillations in HTR-10 SG

１０ＭＷ高温气冷堆（ＨＴＲ－１０）的蒸汽发生器（ＳＧ）是立式、直流、螺旋管状蒸汽发生器。其工作在中压参数下，必须考虑两相流不稳定性。采用了Ｚｕｂｅｒ－Ｆｉｎｄｌａｙ漂移流模型，借助于多变量频域法分析两相流密度波不稳定性。分析了一、二回路之间的反馈耦合作用，提出了多输入、输出传递矩阵的数学表达式，推导了多通道反馈系统模型。编制了程序ＡＦＩＨＴＲ，并计算出ＨＴＲ－１０ＳＧ中两回路耦合密度波振荡的稳定条件。     

搅拌摩擦焊实现T91耐热钢和316L不锈钢的高强异质连接

T91耐热钢和316L不锈钢是超超临界发电机组和核反应堆中的关键结构材料，实现上述两种材料的可靠连接是保证核电站构件安全服役的前提。然而采用传统熔焊方法难以获得高质量接头，接头的强度和塑性亟待进一步优化。本研究通过搅拌摩擦焊接技术对T91与316L钢异质接头的组织与性能进行协同优化，采用小尺寸工具在较高焊速下施焊获得了拥有大尺寸异质结合界面的无缺陷接头，异质界面处的混合区中同时存在机械混合和冶金结合作用，并成为实现两种材料可靠连接的关键。整体接头未发现明显的材料软化现象，由于铁素体相的生成T91侧热影响区的硬度有所下降，但降幅仅为HV ~10。接头表现出优异的拉伸性能，其中抗拉强度可达316L母材水平，屈服强度相对316L母材提升26%，同时保持较高的断裂延伸率（17%）。本研究结果可为高强异质核电材料的可靠连接提供技术指导和理论参考。