墙体涂料层氡运移规律数值模拟研究

为探究涂料对墙体内氡析出的影响,建立了墙体涂料单层多孔介质模型,开展涂料层氡运移特征研究。结果表明:1)其他条件一定时,涂料层内氡浓度与其扩散系数呈负相关,扩散系数为8×10－9 m²/s时,涂料表面氡浓度最少;2)涂料层扩散系数一定时,涂料层内氡积累量与其厚度成正相关,当涂料厚度为4 cm时,氡浓度变化率开始变小达到拐点,此时涂料的控氡性能已基本达到最优状态;3)涂料内浓度分布与涂层厚度具有明显的单指数函数关系。     

氡及其子体运移规律的实验研究

氡及其子体的运移规律研究是基础理论课题之一,从实验入手,通过在室内内较理想的条件下所进行的氡及其子体“自身”固有运移规律实验研究,发现氡及其子体在较理想条件下的空气中,纵向运移能力远大于横向运移能力,向上运移能力与向下运称能力相当,甚至有超过的现象。其规律是：扩散作用小,不及１０％,地球引力导致是的下沉作用不及４５％,氡及其子本上浮的贡献大于４５％。     

氡在空气中长距离运移实验研究

设计了一套可以在室内密封条件下观测氡气运移的装置.通过实验发现:氡气向上向下实测运移计数均明显大于扩散运移计数.在氡源附近,实测向下运移计数明显小于向上运移计数;在离开氡源一定距离后,则出现相反情况,即实测向下运移计数明显大于向上运移计数.采用氡团簇运移理论可以较好地解释以上实验结果.根据两组实测数据进行推导,可以得出氡在实验装置中向上运移距离分别为25.55 m和32.89 m,向下运移距离分别为76.75 m和62.79 m;实测运移距离均比理论扩散运移距离(15.08 m)大很多.     

理想条件下氡及其子体运移规律研究

从实验入手,应用高灵敏度、高精度、静态、易于重复观测的ＣＤ－１α杯测氡方法,在室内较理想条件下,研究了氡及其子体自身固有的运移规律。主要发现是：氡及其子体比重很大;但在理想空气中,它向上运移能力与向下运移能力相似,甚或超过,而远远大于横向运移能力。其规律是,氡及其子体向上运移的贡献大于４５％,向下运移不及４５％,扩散作用小于１０％。     

地层温度场下地下开采矿山斜坡道内氡运移数值模拟研究

开展伴生放射性矿的氡运移研究有利于开采过程中的氡污染治理,对矿山的安全生产有重要意义。引入温度梯度函数进行地层温度模拟,通过建立对流-扩散-衰变数学模型与斜坡道三维几何模型,对地层温度场下伴生放射性矿斜坡道进行了数值模拟研究,探索了地层温度场和通风流场对氡累积与运移的影响。研究表明:流场特征很大程度上决定氡浓度场的空间分布特征,而温度场同样也影响各区域的氡浓度大小。采用通风降氡时,流场中气流组织更好的区域氡浓度变化更大,地层温度场对硐室氡浓度影响更为敏感,本次模拟中温度升高1 K斜坡道氡浓度增加14.7 Bq/m³,硐室增加约22.0 Bq/m³。     

不同介质中氡运移的异常现象与α衰变

研究了氡在不同介质模型中的运移情况 ,实验得出 :氡及其子体在竖立的封闭空气模型中 ,运移距离大大超过 2 7m,远远超过扩散作用达到的范围 ;在空气、砾石、水和砂介质模型顶端 ,氡及其子体均呈阵发性而不是连续性变化。出现这些异常情况 ,是由于氡及其子体的产生与 α衰变有关 ,α粒子系 4He,它能与氡及其子体形成 He-Rn等团簇现象引起的。借助来自铀矿石的氡比来自液体镭源的氡具有更强的向上运移能力 ,论证了 He-Rn团簇的存在。     

氡及其子体向上运移的内因与团簇现象

氡及其子体密度很大,但在理想空气中具有明显向上运移能力,这不是用外因可以阐述的现象,而有其固有的内因。其机理是：氡及其子体和母体多为α辐射体,它们放出的α粒子减速后成为４Ｈｅ,能与氡及其子体和母体形成复合团簇。氦很轻,当其复合团簇浮力大于重力时,团簇便会自行上升,成为氡及其子体向上运移的内因。据此,不能只以氡的半衰期最长不过３．８２５ｄ来计算氡及其子体的运移距离,而应从团簇的总效应来考虑其效果。而且氡及其子体与氦能形成复合团簇的认识,对其他重金属微粒组成的地气和气溶胶运移研究是有意义的,它们有相似属性。     

水平井岩屑运移数值模拟研究

随着石油钻采工艺不断发展,水平井钻井在世界范围内全面展开,已成为现代油气勘探开发的重要手段.由于水平井的井斜角大,岩屑在运移过程中容易形成岩屑床,而岩屑床清除比较困难.针对目前存在的问题,采用计算流体力学仿真模拟技术对不同岩屑粒径下岩屑运移进行了研究.结果表明:岩屑粒径的增大,移动岩屑床速度和悬浮岩屑体积分数基本保持不变,悬浮岩屑运移速度及固定岩屑床体积分数呈下降趋势,环空下部岩屑床高度增加,堆满了下环空,单位体积内岩屑所占比重下降,导致了移动岩屑床体积分数先增大后减小.建议在某些井段使用低钻速牙轮钻进,以此控制岩屑粒径在2mm以内,降低岩屑清洗难度.     

氡室补氡过程及影响因素的分析研究

氡室是一种可以对氡探测器进行刻度标定及其性能测评,氡及其子体的相关研究提供一个测量模拟环境的仪器。氡室的工作运行温度是在-5℃~+40℃内,在对氡探测器进行测评是,室内温度要保持常温的情况下,温度和湿度被氡室控制和调节。论文介绍了HD-6型氡室的基本结构,研究了氡室内氡浓度变化规律,探讨了补氡过程对氡及子体平衡关系的影响。根据测量原理进行方法选择,并且对整个测量系统的组成部分进行详细分析。根据氡及其子体的放射平衡关系,将补氡区域进行浓度划分,对补氡过程中实际测量数据进行数值分析,通过分析结果探讨了温湿度、气溶胶因素对氡室内补氡过程中产生的影响。为以后HD-6型氡室的补氡动态过程提供了实际数据参考和影响因素的分析。     

松散破碎射气介质中氡运移的气液两相耦合数学模型及其数值解

虽然原地爆破浸出采铀技术是一种经济、高效、适合我国铀矿床特点的新的开采技术,但它所引起的井下氡污染已不容忽视.根据原地爆破浸出采铀采场铀矿堆所具有的松散、破碎和非均匀的特性,将铀矿堆抽象为松散破碎射气介质,基于多孔介质中的气-液两相渗流理论和氡运移的扩散-渗流理论,建立了松散破碎射气介质中氡运移的气液两相耦合作用数学模型,并采用有限差分法求出了模型的数值解.通过数值解研究了松散破碎射气介质中气-液两相渗流状态下氡的活度浓度分布特征,为松散破碎射气介质中氡的运移状况的预测和预报,及原地破碎浸出采场氡污染的治理与控制提供了理论依据.     

瓷砖地板接缝与非接缝处氡析出差异的实验研究

为了探究缝隙的存在对建筑结构表面氡析出的影响,采用局部静态法,以机房、客厅、实验室贴瓷砖的地面为对象,测量了瓷砖与瓷砖接缝处的一字缝和十字缝以及非接缝处即瓷砖表面的氡析出率。结果表明:1)接缝处的集氡罩内平衡氡浓度远高于瓷砖表面;2)不同瓷砖表面的氡析出率不同,客厅、机房、实验室分别是0.327 mBq/(m²·s)、0.413 mBq/(m²·s)、0.072 mBq/(m²·s);3)一字缝、十字缝及瓷砖表面的氡析出率相差很大,在机房、客厅、实验室三处地面,一字缝表面氡析出率分别是瓷砖表面的3.19倍,2.43倍,2.25倍,十字缝表面的氡析出率分别是瓷砖表面的7.95倍、11.36倍、6.25倍。     

氡气测量在煤矿地质上的应用

针对目前氡气测量的现状，分析了氡气测量在煤矿上应用的地质基础和氡气的运移机制，探讨了氡气异常与不同地质现象的关系。证明氡气测量可在煤矿生产中发挥重要的作用。     

多电极测氡脉冲电离室对氡探测效率的模拟研究

脉冲电离室的多个因素(几何形状、体积和电极数目)影响着其测氡探测效率,现采用蒙特卡罗程序Geant4模拟了这些因素与测氡探测效率之间的关系。模拟结果表明:脉冲电离室测氡探测效率与其表面积体积比成反比关系;同一表面积体积比下脉冲电离室测氡探测效率与其电极数目(或电极/电离室体积比)成负指数关系。该模拟结果的有效性为文献报道的多电极脉冲电离室测氡实验结果所检验,可用于提高多电极脉冲电离室测氡探测效率的快速优化设计。     

汽车散热器空气流动阻力特性的数值计算研究

以获得散热器空气流动阻力、研究汽车发动机舱内流阻力为目的,针对常用的百叶窗汽车散热器,建立了空气流动数学模型,采用CFD方法对不同流速下的空气流动特性进行了数值计算,分析了空气流动阻力的组成,得出了阻力特性曲线．在此基础上,对该散热器的相似模型进行了阻力预测．计算结果表明：空气流动阻力的数值计算结果相对于实验结果的平均相对偏差为4．98％,其精度可满足工程的需要．计算分析结果为汽车设计初期发动机舱内流阻力特性预测提供了参考数据．     

圆管状多孔射气介质氡析出规律的理论研究

基于在多孔射气介质中氡的渗流-扩散迁移理论,建立了圆管状多孔射气介质氡的迁移数学模型,并获得了稳态条件下氡浓度分布的解析解和氡析出率的计算公式。通过研究,获得以下结论:1)圆管管壁内靠近圆管内外表面的氡浓度和氡浓度梯度随着扩散系数的增大而减小;2)圆管内外表面的氡析出率随扩散系数的增大而增大,并逐渐趋于最大值;整个圆管的氡析出份额随扩散系数的增大而增大并逐渐趋于1;3)圆管管壁内的氡浓度峰值的大小随着圆管内外表面压差值的增大而减小;其中氡浓度峰值最大时压差为20 Pa;氡浓度峰值最小时压差为60 Pa;4)当圆管内外表面存在压差时,高压侧的圆管表面的氡析出率随着压力梯度的增大而减小,并逐渐趋于0;低压侧的圆管表面的氡析出率随着压力梯度的增大而增大,并逐渐趋于最大值;整个圆管的氡析出份额随着压差值的增大而增大,并逐渐趋于1。     

翼面几何不规则性对压力分布影响的数值模拟研究

通过求解二维雷诺平均Navier-Stokes方程(RANS)及SST k-ω二方程湍流模型,数值模拟表面存在几何不规则的突起物或凹坑的翼型绕流。分析对比了不同位置处多种类型的突起物和凹坑在不同的高度下对翼型压力分布、激波位置的影响。对翼型测压实验中所出现的压力跳动给出了一种解释,有助于指导风洞实验,提高实验精度,并对实验数据进行合理的修正。     

低温控制条件下低射气介质中氡释放规律的实验研究

从实验入手，应用高灵敏度、高精度、静态、低本底测量的CD-la杯测氡仪，在较理想的实验条件下，系统地进行了低温控制条件下低射气介质中氡释放规律的实验研究，获得了几点有价值的认识，为后续氡释放规律实验研究中氡测量的最佳时刻的确定、建筑材料等低射气介质对生活环境中氡浓度水平的贡献评价等问题提供了认识基础。     

铀尾矿粒度分形分布对氡析出影响的初步研究

铀尾矿中氡的析出是备受重视的典型环境问题.本文实验研究了尾矿粒度分形分布对氡析出率的影响.结果表明,尾矿中氡的析出率呈现振荡性变化;在尾矿粒度分布分维值为2.3-2.8内,氡析出率随分维值的增大显著减小,至分维值为2.6时达到极小值,然后随分维值的增大略有增高.反冲作用与He-Rn团簇的形成和尾矿的非均匀性导致了氡析出的振荡变化.分维值增大,小颗粒尾矿含量增高,孔隙度减小,导致了氡析出率随分维值增大而减小.但是,随着分维值的增大,小颗粒增多,由反冲作用引起的氡释放进入孔隙的几率增大,又导致氡析出率随分维值增大而轻微增高.