基于FLOWNEX的AP1000常规岛热力系统全范围建模及瞬态工况模拟

常规岛热力系统全范围快速建模对于常规岛的安全设计有重要意义.以主给水管道破裂事故为例,按照纵深防御的要求,第一跨防水淹设计基准是保证布置在第一跨的设备冷却水系统(component cooling water system,CCS)CCS泵组功能不会因为水淹工况而丧失.因此,建立完整的常规岛二回路汽水系统工质流动模型,并进一步确定泄漏量最大的主给水管道破裂工况,能为AP1000及后续电厂的常规岛主厂房第一跨防水淹设计提供数据支撑和指导策略.基于FLOWNEX计算软件,通过建立汽轮机、汽水分离再热器、凝汽器、除氧器、高低压加热器、主泵、凝结水泵等部件的关键模型,完成AP1000二回路汽水系统建模,实现了对凝汽器水位、除氧器水位、抽汽量等关键参数的模拟,并实现了对泵跳闸等关键控制逻辑的建模,通过简单修改边界条件即可实现不同功率台阶的切换以及功率的瞬态变化.模型稳态计算工况与热力系统平衡图符合较好,降功率瞬态计算快速准确,为下一步事故工况的建模计算提供了模型基础.     

关于室外消防给水管道设置的探讨

近年来,我国发生了多起特大火灾.通过调查发现,特大火灾多与消防给水设施不完善有关,同时,特大火灾的不断发生,引起人们的高度重视,各级政府正在加大资金投入,以解决室外消防给水管道问题.室外消防给水管道是供给火灾时外部救援所需的室外消防用水量的主要途径,如何设置给水管道与如何满足消防水量是当前急需解决的迫切课题.就如何进行涉外消防给水管道的设置进行相关讨论,并就如何正确地设计建筑消防给水量和注水管道提出看法.     

核电厂事件序列的分阶段分析

概率安全评价(PSA)常用的技术手段是事件树(ET)结合故障树(FT)的分析方法,由于ET/FT都是以布尔逻辑为基础的静态分析技术,对于事件发生时间不同所引起的事故进程的变化缺乏足够的处理能力.然而,事件发生的准确时间对确定事故情景的发展有时是十分关键的.本研究针对压水堆核电厂丧失主给水后辅助给水系统失效时间对事故进程的影响,采用可靠性框图和事件树方法,分阶段对该事故序列进行评价,结果表明,此事故进程中,提高操纵员执行U1规程的可靠性有利于降低本事故情景下发生堆芯损坏的可能性.简要分析了该方法的适用性.     

基于密度峰值聚类的高斯混合模型核电运行工况划分

核电厂运行数据记录了核电厂的运行状态,对核电数据进行处理分析从而完成准确的工况划分是实现核电厂运行状态监测的重要基础。为提高核电厂的运行工况划分准确性,本文提出了基于密度峰值聚类的高斯混合模型对核电厂的运行工况进行划分。首先,采用PCA（主成分分析）算法进行数据降维,然后利用密度峰值聚类算法中的决策图确定工况个数,最后利用高斯混合模型完成工况划分。基于真实的核电厂运行数据开展工况划分实验。实验结果表明,本文提出的方法能合理有效地划分出核电运行工况,其三类工况的划分准确率分别达到了99.29%、100%、97.57%,且错误率仅为1.25%。     

基于主成分和聚类分析的汽车行驶工况构建

基于城市汽车实际道路行驶采集的数据,运用主成分和K-means聚类分析,对汽车行驶工况进行构建并分析误差.首先,对5种类型的原始数据,依次进行时间不连续数据、尖点数据、毛刺噪声数据以及怠速异常数据等预处理;其次基于预处理后的数据,对运动学片段进行划分,同时引入14个相关的运动特征指标,采用主成分分析进行降维处理并选取了具有代表性的5个主成分,基于K-means聚类分析算法将其运动学片段按照拥堵路况、一般拥堵路况和通畅路况分为3类,再根据聚类结果选取最优工况片段,从而得到最终的工况曲线.最后,对汽车行驶工况与所采集数据源的各运动特征值进行误差分析,验证了所构建的汽车行驶工况的合理性.     

核电站凝汽器的压力瞬态变化特性

为了掌握事故工况下核电凝汽器压力的瞬态变化特性,建立了循环冷却水系统和凝汽器瞬态传热与压力的数学模型,采用Fortran语言编制了瞬态变化特性的计算程序。冷却水流动模型中涉及到水泵参数、管道布置、止回阀门特性及虹吸井参数等,根据凝汽器稳态运行工况可以确定控制容积的初始条件。针对某1 000 MW核电机组凝汽器,数值研究了冷却水流动和凝汽器压力的瞬态变化,结果表明:在突然断电停泵时,冷却水的流速快速降低且波动性地降至零,同时出现了逆流现象;凝汽器传热系数经历了急剧减小、先增大后减小和基本不变的3个阶段;凝汽器在设计、冬季和夏季3种工况下的压力曲线均呈现出波动性增大的趋势,汽轮机紧急停机压力信号和凝汽器不可用压力信号的时间间隔均为26.4s,能够满足核电站运行的要求。     

AP1000核电站蒸汽发生器主给水管道双端断裂事故下第一跨空间三维流动特性数值模拟

AP1000核电厂第一跨空间内布置了设备冷却水系统(component cooling water system,CCS)驱动泵,能够保证核电厂事故工况下设备冷却水系统、余热排出系统等关键安全系统的正常运行,从而保证核电厂安全.然而在蒸汽发生器主给水管道双端断裂事故下,大量的水会泄放到第一跨空间内,对第一跨空间内的关键设备造成严重威胁.因此,对AP1000核电站蒸汽发生器主给水管道双端断裂事故下第一跨空间内泄放流体三维流动特性进行数值模拟.采用ANSYS系列软件,建立第一跨空间三维模型,基于流体体积模型(volume of fluid model,VOF)计算冷却剂喷放事故下,第一跨空间内流动特性及水位变化规律.计算结果表明,破口水从入口进入第一跨空间后在5.334 m层漫流,绝大部分泄放水通过该层设置的预留开孔流出,部分水在该层堆积.但是,由于设置挡水沿,泄洪水并未漫流到0 m层与-3.8 m层,随着冷却剂喷放引发给水泵跳泵,第一跨空间内水位将逐渐下降,不会造成重要设备防水台的漫流淹没.计算结果对核电厂主要泄洪途径、关键设备布置设计与优化提供了数值参考.     

组合优化聚类与马尔科夫链的城市环卫车辆行驶工况构建方法

为客观描述城市环卫车的实际行驶特征,基于3辆市政环卫车连续一周实际道路行驶数据,提出一种组合优化聚类与马尔科夫链的城市环卫车辆行驶工况构建方法. 首先对特征参数矩阵做均值化处理,增强参数降维后每一个主成分中所包含的特征参数信息;其次利用k均值聚类将不同运行特征的运动学片段划分到不同类的样本集内,以马尔科夫链法在每一类样本集中做状态预测,按时间比例合成代表工况. 最后,基于运动学参数对所构建的代表工况进行有效性检验. 结果表明,所构建的福州市环卫车辆行驶工况相较于C-WTVC国家标准工况,能更客观地反映福州市环卫车辆的实际运行情况.     

给水用PVC -M管材与PVC -U管材性能对比及应用前景

根据国家相关标准和工程实际应用情况,对给水用PVC -M管材与PVC -U管材进行了性能对比分析得出结论:PVC -M管材是一种节能型、高抗冲、卫生级的给水管材,并克服了PVC -U管材易破裂、韧性差的问题,能有效地抵抗点载荷和地基不均匀沉降,可以有效地降低对施工环境的苛刻要求,提高了管材的抗地震性能与抗风险能力,延长了使用寿命；并克服了PVC -U管材在装卸、运输过程中易受磨损、刻痕、暗伤从而导致压力下降的弊端,可以有效抵抗外力冲击,提高运输可靠性和安全性.PVC -M管材已被列入《中国塑料制品业“十二五”规划》推广应用的新材料类管道系统.不仅可以全面取代给水用PVC -U管材的应用市场,而且还可以推广到矿用管道、工业管道以及非开挖敷设管道等其他领域,市场前景十分广阔.     

核事故缓解任务的最优工作路径算法

[目的]核电厂在发生严重事故后,放射性物质可能从安全壳泄漏到核电厂厂房中,给执行事故缓解任务而在厂内移动的工作人员造成一定的辐射剂量损害.为了尽可能降低工作人员执行任务期间所受的辐射剂量,对其最优工作路径进行算法研究.[方法]使用自主研发的厂内放射性评估软件REMADA,模拟计算CPR1000核电厂在一回路小破口事故、主蒸汽管道破裂事故和全厂断电事故期间厂房内的放射性物质浓度分布,并基于REMADA的辐射剂量评估模块建立辐射剂量最优路径算法,搜索不同缓解任务在限定通行时间内所有的可行工作路径,给出工作人员在厂内通行受辐射剂量最低的路径.[结果]该算法寻找到的最优路径能有效地降低厂内工作人员受到的辐射剂量损害,并且该算法具有较高的执行效率,可满足实际应用中严重事故应急决策的需求.[结论]该研究可为降低工作人员受到的放射性风险、制定事故应急策略提供有力的数据支撑与技术支持.     

小比表面积双曲型规整填料性能的冷模实验

双曲型丝网波纹填料是具有特殊弧形波纹结构的一种新型规整填料。本文选取比表面积分别为350和500m2/m3的填料进行冷模实验,并测试其流体力学和传质性能。将上述2种填料与350Y和500Y进行对比,结果显示,在实验气速范围内,L=25.48m3/(m2·h)时,Kxa(SQ-350)=(1+54.9%)Kxa(350Y);当F为0.6m/s·(kg/m3)0.5,15.29m3/(m2·h)≤L≤35.67m3/(m2·h)时,Kxa(SQ-500)=[1+(13.3%～66.7%)]Kxa(500Y)。此外,新填料适合在大液量下操作,且能耗低于350Y和500Y。     

好氧活性污泥在升流式厌氧污泥床反应器中的厌氧颗粒化过程及机制

 采用升流式厌氧污泥床(UASB)反应器,以城市污水处理厂二沉池活性污泥为种泥,研究好氧絮状污泥的厌氧颗粒化过程及其机制.UASB在污泥负荷(SLR)0.25kg(COD)/(kg(VSS)·d)和水力负荷(HLR)0.1m³/(m²·h)的条件下启动后,通过分阶段缩短水力停留时间(HRT)的方式逐步将SLR和HLR提高到0.52kg(COD)/(kg(VSS)·d)和0.3m³/m²·h,经过150d的连续运行,成功培育出了厌氧颗粒污泥,系统对COD的去除率达到了95%以上.厌氧颗粒污泥的形成过程先后经历了污泥驯化期、微生物聚集体形成期、初生颗粒污泥形成期、次生颗粒污泥形成期、成熟颗粒污泥形成期5个时期.好氧絮状污泥的厌氧颗粒化机制整体上符合二次核学说,其中初生颗粒污泥的形成符合黏液学说,而次生颗粒污泥的形成机制与目前已报道的厌氧颗粒污泥形成机制不同,其内核是由初生颗粒污泥破碎后的碎片组成,产甲烷丝状菌和其他细菌通过插入碎片中或者附着于碎片表面的方式形成聚集体,并逐渐发展成为次生颗粒污泥.     

海上油田氮气泡沫稳油控水注采参数数值模拟

 国内某海上的油田典型块状底水油藏大部分井已经出现底水锥进现象,改善该油田的高含水井开发效果,控制直井底水锥进和水平井底水脊进成为油田稳产的关键。为了有效实施氮气泡沫稳油控水提高采收率技术,以该油田一口井为例,开展氮气泡沫稳油控水注采数值模拟研究,在历史数据拟合的基础上,对氮气泡沫稳油控水注采参数进行了优化设计,为工艺方案实施提供技术支持。氮气泡沫稳油控水最佳注采参数为,注入方式为连续注入、注气量为45×10⁴m³、气液比为1：1、焖井时间3d、焖井后最佳产液量900m³/d。     

塔中地区柯坪塔格组下砂岩段储层特征和主控因素

 在充分认识塔中地区柯坪塔格组下砂岩段地层发育及沉积环境的基础上,利用大量薄片、岩心和分析化验资料,对志留系柯坪塔格组下砂岩段储集层进行了详细的岩石学特征和物性特征研究,并讨论了志留系柯坪塔格组下砂岩段储集层发育的主控因素。研究结果表明,柯坪塔格下砂岩段主要由细粒岩屑砂岩、岩屑石英砂岩组成,成分成熟度低、填隙物丰富、分选中等-好、磨圆程度高;储层孔隙类型有残余原生粒间孔隙、粒间溶孔和微孔隙;该套油层物性差属于特低孔、特低渗储层,孔隙度值主要分布在0.5%—14.7%,渗透率值分布在(0.1-100)×10^-3μm²的区间内;潮坪沉积环境及深埋藏压实、碳酸盐胶结作用等成岩作用是影响柯坪塔格组下砂岩段储层特征的主控因素。     

天津市环境空气中卤代烃污染特征

 为研究天津市区环境空气中卤代烃的污染特征,对夏季天津市区26个采样点进行了卤代烃的监测,并且选择蓟县九山顶风景区作为对照点.采用Agilent7890A/5975C气相色谱质谱联用仪共定量检测出8种卤代烃,其中5种卤代烃的检出率大于50%,分别为二氯甲烷、氯苯、二氯二氟甲烷、三氯氟甲烷和氯甲烷.本文重点对这5种卤代烃进行了浓度水平分析,5种卤代烃的平均浓度从高到低依次为：氯甲烷(6.75μg/m³)>二氯二氟甲烷(5.43μg/m³)>二氯甲烷(4.09μg/m³)>三氯氟甲烷(2.95μg/m³)>氯苯(0.46μg/m³).通过市内6区及不同功能区卤代烃的浓度比较,南开区卤代烃的浓度普遍较高,河西区卤代烃浓度普遍较低.各功能区氯甲烷和氯苯的浓度均高于对照点,商业区三氯氟甲烷的浓度明显高于其他功能区.     

天津市某重点居住区VOCs污染现状浅析

 采用三级冷阱预浓缩和气相色谱质谱联用仪分析了天津市华苑居住区大气中挥发性有机物(VOCs)组成,总共检测108种物质,其中烷烃和苯系物占VOCs总量59.2%。冬春两季总挥发性有机物(TVOCs)浓度范围分别为519.4—1029.6μg/m³和299.8—463.8μg/m³,其中丙酮平均浓度最高(20.0μg/m³),正庚烷最低(1.1μg/m³)。TVOCs和单质浓度呈现出冬高春低特点,这与大气层对污染物降解和稀释能力的季节性变化存在一定关系,而另一个重要原因则是周边源产生的污染物在大气输送下对华苑地区的影响。     

特低渗透砂岩储层应力敏感性实验

 应用室内低渗透物理模拟实验手段,研究了微裂缝发育和微裂缝不发育的特低渗透砂岩岩样的应力敏感性特征,并对比分析了两类样品的应力敏感性差异。研究结果表明,无论储层是否发育微裂缝,储层渗透率越小,其应力敏感性越强;微裂缝不发育时,渗透率小于2×10^-3μm²的储层应力敏感性较强且其强度随渗透率的降低而急剧增大,而渗透率大于5×10^-3μm²的储层应力敏感程度较弱;微裂缝发育的储层的应力敏感性明显强于微裂缝不发育的储层,有效应力增大时,微裂缝发育的储层的渗透率损失为微裂缝不发育的储层的2—3倍,而有效应力降低后,渗透率不能完全恢复,微裂缝发育的储层的渗透率损失约为微裂缝不发育的储层的5倍。研究结果对制定合理的特低渗透油田开发方案具有实际指导意义。     

普通稠油启动压力梯度表征及物理模拟方法

基于管流模型及流变原理,分别设计了5种不同黏度原油实验方案,得到了管径1mm条件下原油黏度340～44500mPa•s范围内启动压力梯度随黏度变化关系,从宏观上验证了普通稠油存在启动压力梯度,同时在此基础上设计了考虑微观孔喉结构的填砂管模型,其中填砂管气测渗透率为（186.4～6698.0）×10^-3 μm²,原油黏度为10～450mPa•s,实验结果表明：在相同气测渗透率条件下原油黏度越小启动压力梯度越小,且两者呈较好的线性关系;在相同原油黏度条件下,开始随着气测渗透率的增加启动压力梯度迅速减小,当渗透率高于600×10^-3 μm²左右时,启动压力梯度随渗透率增加而减小的幅度趋于平缓;初始条件下随着流度的增加启动压力梯度迅速降低,当流度K/μ突破25 μm²/Pa•s后,随着流度的进一步增加,启动压力梯度降低速度趋于平缓,且二者呈幂函数关系     

鼓泡条件对浸没式中空纤维膜微滤过程膜污染的影响

在不同的鼓泡条件（气体流量、气孔间距和膜丝松弛度）下测定了浸没式中空纤维膜组件在恒通量微滤过程中的跨膜压差。结果表明,增大气体流量能够控制膜污染,但其有效程度随气体流量的增加逐渐减弱,气体流量为0.15m³/h和0.2m³/h时Δp/Δt的值相近;双孔集中分布比分散分布更能控制膜污染,但单孔鼓泡控制效果弱于双孔集中分布;膜丝的适当松弛有利于控制膜污染,且气体流量越大效果越显著,气体流量为0.1m³/h时97%松弛度的污染控制效果最佳。     

深部主溜井垮塌的有限元分析及实测验证

 针对某地下金属矿山深部主溜井垮塌破坏的工程实际,运用非线性有限元分析软件Midas/GTS,对该主溜井破坏情况进行数值分析;根据溜井及巷道位置关系建立有限元分析模型,进行计算并做二维剖切;根据其最大位移、等效塑性应变及应力特征,初步确定溜井主要垮塌标高范围为-455~-464m,主要垮塌区域为溜井西北部,井壁最大位移大于10m,围岩最大压应力达41.750MPa。在此基础上,采用空区三维激光探测系统(CMS),对垮塌主溜井进行三维激光探测;运用Surpac软件获取的探测数据,建立溜井垮塌区三维可视化模型,获取垮塌区三维空间信息;根据横剖面的垮塌面积和偏离中心线最大垮塌距离,精确确定溜井主要垮塌标高范围为-457~-463m,水平最大垮塌面积92.92m²,主要垮塌方向为北偏西28°,最大长轴14.5m,最小短轴8.1m,垮塌总体积1035m³。综合分析表明,有限元分析的溜井垮塌情况与实测结果基本一致,两者相互补充验证,可准确确定主溜井受力及垮塌破坏状况,为深部主溜井修复方案的合理制订奠定基础。