微型反应堆高速撞击下核临界安全的初步分析

微型反应堆可作为月球表面动力、航天器动力等用于太空探索,反应堆发射前需要对发射事故的影响进行安全分析。反应堆高空坠落并撞击到混凝土是主要的临界安全分析场景,高速撞击后反应堆可能重返临界。本文以两种简化的反应堆模型高速撞击场景为例,利用连续介质力学有限元程序ABAQUS与粒子输运蒙特卡罗程序耦合,完成了纯燃料堆芯垂直撞击地面和带径向反射层和屏蔽层圆柱堆30°倾角撞击地面的模拟,预测了两种场景反应堆高速撞击下keff随时间变化的物理特性。结果表明:纯燃料反应堆垂直撞击地面的keff增加最高可达1000×10^(-5),而具有反射层和屏蔽层反应堆30°倾角撞击地面的keff增加最高为200×10^(-5)。均匀密度变化条件下,采用表面非结构网格与内部非结构网格的蒙卡程序的计算结果符合较好,内部非结构网格能够更真实地捕捉材料的非均匀密度变化效应。本文的研究为微型反应堆高速撞击下的临界安全研究奠定了重要基础。

基于赫兹接触模型的发动机封严涂层碰磨力计算与优化

目的提高航空发动机的推进效率,在压气机机匣上喷涂可以减少叶尖径向间隙的封严涂层。叶尖与涂层之间的碰磨力会导致涂层脱落,且会击伤叶片,需要对碰磨力进行分析。方法采用大气等离子喷涂技术制备4种不同硬度的AlSi-PHB(聚苯酯)封严涂层,通过表面硬度测试、弹性模量测试和高速碰磨试验,分别评价封严涂层的硬度、弹性模量,以及在高速碰磨过程中不同工况下涂层受到的碰磨力;基于赫兹接触模型对叶尖与涂层之间的碰磨力进行计算,通过激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜对碰磨后的涂层和叶尖进行分析,同时根据接触面形态特征和温度特征对赫兹模型进行优化。结果碰磨力与涂层的硬度、叶尖转速、叶尖切入速率有关,复杂的接触表面形貌和摩擦升温会导致理论计算值与实验值之间出现偏差。结论通过优化叶尖和涂层的接触系数,同时考虑摩擦升温对涂层弹性模量的影响,可将不同工况下碰磨力计算值与测量值之间的偏差控制在1%~11%,这项研究对于指导航空发动机封严涂层的设计具有重要意义。

风电系统高影响天气的时空格局分析

以风电系统为例,基于已有标准和研究,定义和识别了与风速和气温等基本气象要素相关的风电系统高影响天气,并利用近30年气象站观测资料,总结了风电系统高影响天气的时空格局。研究发现,这些高影响天气的区域特征明显:新疆、四川盆地(“三北”、川渝西部和沿海地区)等地多出现影响风电出力的小风天气(大风天气),影响电力设备安全的极大风多出现在我国西部高原山地和东部沿海地区;夏季高温频发(冬季低温频发和电线积冰风险较高)的气象站主要分布在新疆东部、川渝东部、华东中部(东北、蒙西和新疆北部)等地。这些高影响天气的年代际变化也存在差异:我国大部分地区的大风日数和小风日数,以及东北、蒙西和新疆等地的低温日数和电线积冰风险日数在近10年都维持较低水平,这对风电出力和电力系统安全都是有利的;我国大部分区域的极端高温日数近30年来不断增加,这将给我国夏季电力设备的稳定运行和能源保供带来更多风险。

射弹高速撞击下结构冲击响应建模方法

装备受到外界打击可能造成失效,以往的研究多集中在打击部位的损伤破坏,而对于打击引起的冲击波及其在装备内传播研究较少,而后者同样能够导致装备失效。本文针对结构在高速撞击下的冲击响应问题开展了建模方法研究,提出了结构在高速打击下的冲击源建模方法,并通过理论分析给出了建模方法的适用条件。利用传统的有限元技术,结合本文的冲击源建模方法,可以有效地对结构高速撞击下的冲击响应进行仿真,通过试验验证了方法的适用性。

RCEP全面实施对中国高质量发展的多维影响效应研究

RCEP全面实施,将直接推动中国开放内容形式、经济社会结构、区域空间格局等方面加快演变和重构,对中国高质量发展产生重大影响。RCEP实施产生的多维影响效应是多元主体、多方力量、多重关系相互博弈的结果。RCEP的全面实施,在维护经济安全、产业转型升级、激活消费潜力、优化经济格局四个方面产生积极影响效应,但同时也可能引发内源结构性风险与不确定性增加、区域合作产生的引致摩擦力增强、部分企业转型升级阵痛加剧、全面深化改革面临外部压力增大等诸多负面影响效应。未来,应从加速重构区域价值链、布局跨区域产业链合作、强化平台示范引领作用、优化营商环境、加强培训指导等方面着力,努力放大RCEP全面实施带来的正面影响效应、缩小负面影响效应,推动中国实现高质量发展。

轴向串联式吸能管的缓冲吸能特性

针对工程技术领域的碰撞载荷削峰减载问题,采用数值模拟与试验相结合的方法研究了轴向串联式吸能管的吸能特性:首先基于材料高速拉伸试验,构建吸能管的材料Johnson-Cook动态本构参数,并对拟合参数有效性进行评估;随后通过数值模拟与高速冲击试验研究高速撞击过程中吸能管的缓冲吸能特性,评估仿真与试验的一致性;最终通过数值模拟对吸能管轴向串联构型与单管构型之间的吸能评价指标开展对比分析。分析研究表明:数值模拟与冲击试验的变形模式、载荷曲线、吸能评价指标均吻合较好,材料性能参数准确,仿真预示方法有效,高速冲击试验方案合理可信;与相同结构参数的串联构型吸能管相比,单管构型吸能管在压缩过程中会出现非轴对称、不稳定的扭曲变形,单管构型的有效压缩行程减小了13%,峰值载荷提高了33.4%,撞击瞬间载荷提高了15%,平均压缩力提高了13%,载荷峰均比提高了17.7%;吸能管的串联构型是更为理想的缓冲吸能结构。

计及高风速和低风速影响的海上风电机组两阶段滚动优化维护策略

针对复杂天气变化影响下海上风电机组维护决策问题,提出了考虑高风速与低风速影响的海上风电机组两阶段滚动优化机会维护策略。首先,提出考虑高风速冲击影响的维护役龄回退模型,量化实际部件退化与及维护成本关系。其次,建立了考虑低风速停机事件维护机会影响的海上风电机组长短期两阶段预防性机会维护模型,滚动更新长期预防性机会维护阈值。最后仿真结果表明,本文所提模型能够有效降低海上风电机组停机成本以及故障损失,提高机组寿命周期内的维护效益。

高速跨介质入水多相流动与流固耦合特性研究综述

高速跨介质入水问题广泛存在于海洋工程、航空航天等领域,入水多相流动与流固耦合作用机理是该领域的研究热点,对于跨介质航行器的载荷预报、弹道稳定性评估、结构强度校核以及安全性设计等具有重要意义。本文围绕高速跨介质入水所涉及的基础关键力学问题,重点论述了高速跨介质多相流动与空泡演化、冲击载荷与降载方法、运动稳定性与流固耦合响应、流固耦合数值研究方法等方面的研究现状,并针对目前仍存在的问题提出了建议,旨在为高速跨介质入水的相关研究与设计等提供参考。

气体射流冲击噪声的工程计算与仿真

气体射流冲击广泛存在于工业领域之中,气体射流冲击噪声不仅污染环境,还对身心健康产生影响。针对气体射流冲击噪声缺乏工程计算依据的问题,文章对气体射流冲击进行声压能分析,结合气体射流冲击噪声产生机理,对气体射流冲击噪声进行公式化推导,形成工程计算公式。在典型气速下,通过有限元仿真验证计算公式的有效性,结果可为气体射流冲击噪声仿真、工程应用提供依据。

基于DIC的冲击劈拉荷载作用下UHPC动态抗拉力学性能研究

超高性能混凝土(UHPC)在大跨度桥梁、机场路面及抗爆结构中广泛应用,此类结构常受到高应变率冲击荷载作用,故研究UHPC在冲击劈拉荷载下的抗拉力学性能至关重要。基于数字图像相关技术(DIC),利用分离式霍普金森杆(SHPB)装置开展不同冲击气压下的动态劈拉试验,研究UHPC在冲击荷载下的力学性能与损伤规律,分析不同冲击气压下UHPC的破坏形态和损伤演化过程,分析UHPC的动态应力–应变关系曲线,讨论动态抗拉强度、动态弹性模量、动态提高因子、动态耗散能与应变率的关系,建立UHPC极限抗拉强度的动态提高因子模型。研究结果表明,不同应变率劈拉荷载下UHPC的损伤形式略有不同:在冲击劈拉荷载作用下,随着应变率的增大,试件最终被破坏时主裂缝扩展程度增大;UHPC试件极限抗拉强度均随着应变率的增大而增大;UHPC耗散冲击能量有基于混凝土基体破坏、通过拔出或拔断钢纤维两种方式;UHPC在冲击作用下强度大,变形能力强,可有效耗散冲击能量;UHPC的抗冲击性能及极限抗拉强度的应变率敏感性均高于普通混凝土;UHPC的动态耗散能随应变率的增大而增加,但能量耗散比却呈现出先增长后降低的趋势。

预制孪晶对AZ31镁合金绝热剪切敏感性的影响

为了分析不同孪晶体积分数对材料绝热剪切敏感性的影响,预制具有不同孪晶体积分数的AZ31镁合金。采用分离式霍普金森压杆在200℃、944 s^(-1)条件下对AZ31镁合金帽状试样进行高速冲击试验,采用电子背散射衍射仪和光学显微镜对试样在高应变速率变形前后的微观组织进行观察,计算了试样发生绝热剪切时的吸收能量,比较了绝热剪切带内外的显微硬度。结果表明:不同孪晶体积分数试样内均产生了绝热剪切带,随着孪晶体积分数的增加,绝热剪切带宽度和吸收能量减小,而绝热剪切敏感性增大。

WFeNiMo高熵合金弹丸高速撞击钢靶的数值模拟研究

随着现代武器装备防护能力的日益增强,提高穿甲弹侵彻能力的需求越发强烈,对穿甲弹的高效毁伤能力提出了更高的要求,常规的穿甲弹材料已不能满足现今侵彻毁伤目标的需求。由于高熵合金因其成分设计灵活和优异的力学性能,有望作为穿甲弹芯材料取代贫铀和钨合金等。利用二级轻气炮开展了WFeNiMo高熵合金弹丸高速撞击钢靶实验,利用弹丸撞击铜网产生的电压信号,同步触发高速摄像机。利用高速摄像机采集的弹丸高速碰撞过程,确定撞击速度分别为1072m/s和1346m/s。靶板厚度分别为4mm和10mm,WFeNiMo高熵合金弹丸对钢靶的毁伤模式分别为成坑和穿透。同时,利用物质点法(MPM)对WFeNiMo高熵合金弹丸撞击钢靶过程进行数值模拟。分别从扩孔直径、侵彻深度、剩余弹丸长度和翻唇高度等方面,对比WFeNiMo高熵合金弹丸高速撞击钢靶实验结果和MPM数值模拟结果。研究结果表明:MPM数值模拟结果与实验结果数值上的平均误差约为2%,且MPM弹靶毁伤形貌与实验毁伤形貌吻合MPM适用于高速冲击的数值模拟,能够较好地模拟弹丸侵彻靶板过程,且具有较高的仿真精度,计算所需时间少。

高频低能冲击扰动下锚固结构渐进失效试验研究

高频低能冲击扰动对巷道围岩及锚固结构造成持续疲劳损伤,是深部巷道趋向失稳的重要诱因,合理构建抗冲击动载巷道锚固支护体系及避免锚固结构失效已经成为深部煤炭开采面临的重要课题之一。采用理论分析、实验室试验、数值模拟等方法,研究了冲击载荷下锚固结构内部应力传递转化机制,阐明了锚固结构累积损伤与渐进失效机理,提出了冲击动载巷道控制准则。结果表明:压缩应力、拉伸应力与压拉快速转换形成的震荡效应是造成锚固结构损伤的三大要素;压缩、拉伸作用下介质抗压强度与不协调变形是导致锚固界面破坏的关键因素,锚固结构在内部法向驱动力作用下损伤累积,切线模量为负或单次动载冲击变形量持续逆势上扬时锚固结构失效,压缩、拉伸、震荡叠加影响下锚固结构预紧力损失及内部损伤存在明显的累积突变效应,内部裂隙以张拉裂隙为主,整体破坏从震荡效应向拉伸效应再向压缩破坏效应逐渐演化。通过提高围岩/锚固剂协调变形能力,增加锚固长度调动大范围岩体承载、保护锚固界面,保持锚固结构承载区抗剪阻滑强度大于动载冲击时内部法向驱动力,同时削弱震荡效应可有效降低锚固结构累积损伤程度。最后提出了降能-高阻-让压的冲击动载巷道控制技术准则,包括远场卸压、近场强支、破碎围岩改性、预紧力维持和让压结构,可为类似条件巷道维控提供指导。

Ti微合金化热轧高强钢带性能试验研究

针对Ti微合金化高强钢带力学性能波动的问题,进行炼钢生产工艺优化,开展不同工艺对低合金高强钢热轧钢带力学性能影响的研究。原炼钢工艺为先将钢水在氩站进行钛合金化,然后直接送连铸机浇铸。为了进一步提高钢水洁净度、改善产品质量、增强力学性能稳定性,在原炼钢工艺中增加LF精炼工序,并进行新工艺试验。结果表明:钢水经过LF精炼处理,钢中硫含量从0.010%左右降低到0.005%左右,TiN夹杂物颗粒尺寸减小到10μm以内,能够使Ti微合金化高强钢热轧钢带的纵向冲击功提高43 J、横向冲击功提高38.9 J,并且具有良好的0℃低温冲击性能,保持产品力学性能稳定。

带钢表面高压水射流清洗机理及试验研究

高压水射流技术是冷轧带钢表面清洗的有效技术手段,为了探究高压水射流清洗带钢表面污垢的工作机理,基于计算流体力学理论建立了高压水射流打击力模型,分析了打击力与喷嘴压力和流量的关系。通过正交理论,开展了带钢清洗效果的试验验证,并对不同工况参数下带钢清洗后的表面形貌进行了分析。结果显示,工作压力对于提高带钢清洗后的表面质量影响最为显著。此外,适当增大清洗角度和喷射距离也有助于提高清洗后带钢的表面质量,为优化清洗工艺提供了重要的参考依据。

高铁开通对物流业发展影响的实证研究

促进物流业的高质量发展是建设现代化产业体系的一个重要方面,也是内循环发展格局的重要环节,高铁网建设的不断进展使铁路运输能力得到质的飞跃,探讨和分析高铁货运以及高铁开通对物流业的影响具有现实意义和必要性。依据运输业和物流业发展现状及规划发展的相关文件,论证了高铁开通对物流业的影响机制,建立物流业综合水平测度指标,通过PSM-DID模型实证分析高铁对物流发展的影响,进行异质性检验、机制检验等。研究表明:高铁开通对城市区域物流发展水平整体上具有促进作用;高铁对物流业的影响与该城市的规模、等级、地理位置以及运输业市场结构密切相关;高铁对物流业的影响主要通过区域经济增长、货运运输量提升、物流人力资本提升等途径实现。

阿特金森率协同废气再循环率对高效汽油机性能影响研究

为量化研究阿特金森(Atkinson,ATK)效应对高压缩比高效汽油机动力性和油耗的影响,提出一种综合考虑有效膨胀比和有效压缩比的ATK率(Ratk)定义,并在台架上开展了不同阿特金森循环方案对整机性能的影响研究。在较优方案基础上,基于最佳热效率(best thermal efficiency,BTE)工况,深入研究了不同ATK率协同外部冷却废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)率对油耗的影响规律。研究结果表明:随着Ratk的增加,标定点转矩呈先增大后快速降低趋势;BTE工况点油耗先快速下降,然后逐步趋缓;特征点油耗则呈现先增后快速降低的趋势。整体来看,方案最大Ratk从1.62提升至1.84,特征工况点油耗降低3.5 g/(kW·h),BTE点油耗降低2.5 g/(kW·h),标定点动力性下降3 N·m。此外,在BTE工况,ATK率与EGR率存在一定的协同关系,两者无法同时获得最大值,当ATK率处于中低位值时,可获得最佳的油耗表现。

我国中文科技期刊文种变更为中英文现象分析与思考

分析我国中文科技期刊文种变更现象,为我国科技期刊发展提供参考,助力我国科技期刊高质量发展。文章调查分析2017—2023年我国28种科技期刊文种变更的情况及原因。发现大部分期刊存在官方网站国际化程度不高、编委会国际化程度偏低、出版的英文论文占比较低、作者群集中于国内等问题。期刊变更文种的原因主要包括中文科技期刊竞争激烈、吸引更多优质稿源、提高期刊影响力、希望被国际数据库收录等。针对上述28种期刊存在的问题,结合我国建设世界一流科技期刊的目标进行思考,提出以下建议:优化科技期刊文种布局;优化学术评价体系;提高中英文科技期刊的国际化水平;加强期刊出版文种规范化。

不同NiCr含量的NiCr-Cr_(3)C_(2)涂层高温冲击磨损行为研究

通过超音速火焰喷涂制备了35%NiCr-Cr_(3)C_(2)涂层及25%NiCr-Cr_(3)C_(2)涂层,利用自研的高温铁屑冲击磨损试验机,在630℃及铁屑冲蚀的环境下进行了不同次数下的冲击试验(1×10^(4)、2×10^(4)和5×10^(4)),研究了2种涂层在铁屑冲蚀环境下的高温冲击磨损行为.结果表明:在高温铁屑环境下35%NiCr-Cr_(3)C_(2)涂层和25%NiCr-Cr_(3)C_(2)涂层的损伤机理均为塑性变形和磨粒磨损,在相同冲击次数下两者的磨损面积相差不大,但25%NiCr-Cr_(3)C_(2)涂层能量吸收量及吸收率和磨损体积均小于35%NiCr-Cr_(3)C_(2)涂层,表现出了更好的耐高温冲击磨粒磨损性能;随着冲击次数的增加,2种涂层的冲击能量、能量吸收率及磨损面积均呈增长趋势,表明2种涂层发生了更多的塑性变形和材料去除;2种涂层的磨损体积随着冲击次数的增加呈现出不同的变化规律,25%NiCr-Cr_(3)C_(2)涂层的磨损体积随冲击次数的增加而增加,而35%NiCr-Cr_(3)C_(2)涂层的磨损体积则随冲击次数的增加呈现先增大再减小的规律.

顺北油气田二叠系火成岩钻井技术研究与应用

塔里木盆地顺北区块二叠系火成岩地层厚度大、硬度高、裂缝发育、非均质性强,导致机械钻速低与堵漏耗时长,相比邻区平均钻井周期增加达1.5倍。近几年,通过持续强化钻井液堵漏技术与优选高效钻井工艺,漏失量与堵漏时间逐步缩短,钻井指标逐年提高。本文分析了影响堵漏时间长与机械钻速低的主控因素,提出堵漏浆中加入竹纤维、变形颗粒以改善堵漏工艺技术,明确了冲击工具的适用条件,优选攻击性与抗冲击性的PDC钻头,改进混合钻头结构以及配套大扭矩、长寿命螺杆等技术对策,提速降本成效显著,为加快顺北油气田的高效勘探开发提供了指导。