套筒阀消能与气蚀研究及结构改进

对套筒阀的消能率进行研究,建立三维模型并利用Fluent仿真软件对其进行内部流场的数值模拟,分析了传统套筒阀不同开度下的流场分布及消能效果。通过结构改进,提出一种新型的旋流式套筒阀,研究旋流式套筒阀套筒窗口切向角的变化对阀消能效果的影响,对比分析了传统套筒阀和旋流式套筒阀在各开度下的消能效果及气蚀特性。结果表明:传统套筒阀消能效果低于旋流式套筒阀,且在管壁及套筒处易发生气蚀现象;增大旋流式套筒的切向角能够提高其消能效果,且管壁及套筒处不易发生气蚀现象。综合消能率及气蚀分析,槽口切向角为30°时旋流式套筒阀消能降压效果较好,阀内含气率较低,能够防止气蚀对阀内零件及管道壁面的破坏。

5000 m^(3)真空球罐新开DN1000孔后安全性能差异性研究

某在役风洞5000 m^(3)真空球罐需要新增一个DN1000孔,对新增开孔前后球罐强度、刚度和差异性展开研究,对比各类补强方案的补强效果,得到以下结论:新增开孔将降低球罐整体的刚度和使用寿命,但影响程度有限。增加新开孔的引出管壁厚对球罐整体刚度补强效果明显,只降低自身开孔处的应力峰值;补强圈能够有效降低开孔后原有其他孔部位的应力峰值,对新增开孔后球罐使用寿命有明显的提升,但新开孔部位的局部应力、球罐刚度与补强圈宽度的关系是非单调的,补强圈宽度不宜过宽。研究成果证明某在役风洞5000 m^(3)真空球罐新增DN1000开孔后其性能依然满足设计要求,同时为超大容积真空球罐补强方案的制定提供了理论支撑。

基于机器学习的立体定向高血压性脑出血钻孔引流术患者的疾病转归预测模型的构建

目的:构建基于机器学习的立体定向高血压性脑出血钻孔引流术患者的疾病转归预测模型。方法:收集并回顾性分析2019年10月—2022年6月在揭阳市人民医院实施立体定向钻孔引流术患者300例的临床资料。其中预后良好组246例,预后不良组54例。以8∶2随机将300例患者分成训练集和测试集,其中训练集(预后良好患者197例,预后不良患者37例),测试集(预后良好患者49例,预后不良患者17例)。比较手术时间、出血量、引流管放置时间、并发症以及平均住院时间,采用美国国立卫生研究院卒中量表(NIHSS)评价发病后1个月的患者神经功能,分析患者预后的影响因素以及XGBoost模型结果。结果:预后良好组的年龄、术后并发症的发生率及NIHSS评分均低于预后不良组,术后引流管的放置时间和平均住院时间均短于预后不良组(P<0.05)。Logistic回归分析显示,患者预后的危险因素包括年龄、术后引流管的放置时间、颅内感染、肺部感染、再出血、平均住院时间以及NIHSS评分(P<0.05)。将Logistic回归所选出的7个危险因素用于候选预测因子,以构建患者预后的预测模型。在测试集中验证模型的效果,建立XGBoost预测模型。此模型预测效果较好,其中受试者工作特征曲线下面积(AUC)为0.741,敏感度为81.23%,特异度为78.66%,准确率为79.45%。结论:基于机器学习的立体定向高血压性脑出血钻孔引流术患者的疾病转归预测模型效果较好,值得临床应用。

主蒸汽隔离阀管系地震响应特性分析研究

目前核级阀抗震评估领域极少关注激励与阀门响应的动态特性。以国产主蒸汽隔离阀及其邻近部分管道为研究对象,利用三角级数叠加法反演了其所在楼层加速度谱的人工时程波,通过PSD函数分析振动波的频率成分,并分别利用反应谱法、时程分析法计算其地震响应。结果表明:楼层振动不同于地面震动,主要振动频带为0~10 Hz;主蒸汽隔离阀管系相对响应频率集中在其基频附近,主蒸汽隔离阀受载接近于单频;约束与较大的相对运动是管系产生较高应力的主要原因,管系响应对激励频率成分的敏感性远大于对幅值的敏感性。本文采用动力法进行主蒸汽隔离阀管系抗震分析,可为更大口径主蒸汽隔离阀的设计提供指导。

阀门非关键状态影响的当量故障率计算方法研究

目前基于阀门系统当量失效概率的可靠性研究中,多数情况下系统非关键状态未被考虑,导致了可靠性评估结果不充分。提出了一种新的当量失效概率计算方法,通过故障模式与后果分析法中失效数据与当量故障系数比较计算得到考虑失效后果差异的失效概率数据。在此基础上,采用马尔可夫模型及概率论中数学期望方法得到期望状态转换次数,并与所有状态存在概率结合得到量化分析系统非关键状态影响的失效概率数据,从而得到采用所提方法计算的"当量失效概率"。最终通过零部件的当量失效概率运用Birnbaum重要度计算分析方法,确定对系统可靠度影响最为关键的部件。算例分析结果表明,采用所提方法计算得出的当量失效概率相对于传统当量失效概率计算方法,能更好的体现出系统非关键状态对于可靠性的影响。

考虑系统非关键状态影响的阀门模糊可靠性评价方法

目前运用常规可靠性模型对阀门进行单一指标的可靠性评估,其结果只有两种状态:系统完全正常、系统完全故障。很难判断阀门系统处在从"完好"到"失效"之间的何种状态。同时忽视系统非关键状态对系统可靠度影响和仅用单一指标进行评估,会造成评估结果不够充分的问题。为此提出一种基于三重指标的阀门模糊评价方法。该方法将阀门系统失效概率PF、考虑系统非关键状态影响的失效概率PEF及平均故障间隔时间MTBF作为指标进行可靠性灰数聚类评估。其中考虑系统非关键状态影响的失效概率通过系统累计失效概率及期望状态转换次数求得。算例结果表明该方法可以很好的表达系统非关键状态对可靠度的影响且能得出系统可靠的具体处在何种水平。

MEA-BP神经网络在预测地震模拟试验数据中的应用

为解决管道系统的地震模拟试验中由于某些测点的加速度测量计损坏导致加速度试验数据测量错误的问题,提出使用神经网络对错误的数据进行预测的方法。首先利用同一工况下测得完整加速度时程曲线的数据分别训练BP、MEA-BP神经网络,不断调整网络结构使预测精度在可接受范围内,并验证网络的适用性,最后利用训练好的神经网络预测未测量完全的加速度数据,补全加速度响应时程曲线。研究结果表明利用神经网络对振动试验数据进行预测是有效的、可行的,且MEA-BP神经网络对结构响应的预测精度高于BP神经网络。

高频地震激励对核级阀门危害性分析

利用试验和修正后的集中质量有限元模型预测安装在管道中阀门在不同频率成分地震激励下的响应,研究高频地震激励对管道中质量较大核级阀门的危害性。研究结果表明:高频地震激励对核级阀门的危害在于使阀门以其自身固有振型发生共振,此时阀门顶部取代阀门与管道连接位置成为阀门中响应最大的位置,这会导致安装于阀门顶端的驱动机构遭受苛刻的地震工况。增加管道阻尼和阀门刚度能有效降低高频激励对阀门的危害,但增加阀门刚度会导致管道响应增大。利用等效静力法对阀门进行抗震鉴定时,分析结果对阀体水平部位内力估计不足,对阀体垂直部分、阀盖等阀门上部构件的内力估计结果具有较大裕度。

地震响应反演核电管道中结构参数方法对比研究

本文研究了以地震响应与地震激励的比值和管道振动控制方程误差为目标特征值时,利用地震响应反演管道中结构参数的可行性与差异。推导了两种方法可通用的迭代数学模型,利用地震响应反演某管道有限元模型中的结构参数。结果表明:合适条件下二者反演结果具有类似的精度,但基于地震响应与地震激励比值的方法具有更高的鲁棒性,适合使用位移响应;基于振动控制方程误差的方法对反演参数初始估计的依赖性更低,适合使用加速度响应。

Theoretical analysis and experimental study on the dynamic behavior of a valve pipeline system during an earthquake

To study the dynamic behavior of pipeline systems installed with large-mass valves within nuclear power plants during earthquakes,seismic simulation tests are carried out on a pipeline system equipped with a DN80 gate valve,and the FEM updating technique is used to identify the stiffness distribution of the valve.By conducting tests and a numerical analysis,the following conclusions are obtained:After a large-mass valve is installed in the pipeline,the system shows higher sensitivity to intermediate and high frequency components in the earthquake than low frequency components.It is possible for the intermediate frequency components to be amplified by the valve in the horizontal direction,while the pipes tend to amplify the high frequency components in horizontal and vertical directions.Changes in the high-order modes of the system depend on valve stiffness distribution.Since the existence of a valve makes pipeline system damping distribute with an obvious non-proportional feature,when the response spectrum method is used to calculate the response of the pipeline system,it could result in an underestimation of low-damping positions and overestimation of high-damping positions.

重金属污染场地土壤浸出毒性浸出方法对比研究

浸出浓度是评价土壤受重金属污染程度和固化/稳定化修复效果的重要指标,本次采用醋酸法、硫酸硝酸法和水平振荡法浸出含铅、铜、砷、锑和铬五种重金属单一和实际场地污染土壤,明确不同浸出方法对不同元素的浸出浓度差异及影响。结果表明:对于单一重金属污染土壤,水平振荡法浸出As、Sb和Cr(Ⅵ)浓度更高,分别为0.365 mg/kg、0.179 mg/kg和1.304 mg/kg。醋酸法更有利于Pb和Cu浸出,浸出浓度分别为11.200 mg/kg和123.100 mg/kg;对于实际场地的复合污染土壤,As和Sb主要以残渣态存在,Cu和Pb多以可交换态和碳酸盐结合态存在,As、Sb、Cu和Pb醋酸法所得最高浸出浓度分别为1.15 mg/kg、7.74 mg/kg、2365 mg/kg和127.42 mg/kg,对应浸提率分别为1.52%、9.48%、43.98%和13.47%,高于硫酸硝酸法和水平振荡法。

集中质量FEM预测阀门管道系统地震响应能力探究

为探究集中质量有限元模型(FEM)对核电阀门管道系统地震响应的预测能力以及阀门管道系统对应的Rayleigh阻尼系数与其所受激励之间的关系,本研究利用能够准确反映实际结构动态特性的集中质量FEM预测安装有DN80闸阀的阀门管道系统在不同激励下的响应,并对比分析理论与实测响应的吻合程度.结果显示,集中质量FEM能够准确预测阀门管道系统的地震响应,但不能准确预测其在白噪声与正弦扫频波等特殊激励下的响应.阀门管道系统的Rayleigh阻尼系数随着其遭受地震激励幅值的增加而小幅增加,在预测正弦扫频波和白噪声激励下的响应时,其阻尼系数应分别适度增大和降低.

核电阀门管系高保真动力学模型修正技术研究

高保真动力学模型是在役核电阀门管系抗震裕度分析、抗震性能监测、抗震设计持续改进的基础,然而其建立过程面临着难度大、效率低的问题。基于某实际阀门管系高保真动力学模型对各类管系反共振频率特性开展研究,结果表明:核电阀门管系的原点反共振频率与共振频率交替出现,在低频区域,各类管系原点反共振频率的理论值与测量值匹配较好;在阀门与管道连接位置,不同结构参数对原点反共振频率和共振频率有较为接近的灵敏度,实际工程中应优先在此位置布置测点。以此为理论基础,以共振频率与反共振频率共同作为目标函数,提出了结合高斯径向基响应面与自适应遗传算法的有限元模型修正方法。实际算例表明,提出的方法克服了试验数据不足、收敛速度慢的难点,能够高精度、高效率地识别阀门管系中的未知结构参数,建立其高保真动力学模型。研究成果为核电阀门管系抗震设计经济性和安全性的进一步提升提供了可能。

基于高速摄像技术的管系振动位移测量

针对试验中高速摄像技术在远距离测量振动响应精度较低的问题,提出结合双三次插值法与Sobel算子边缘检测图像技术的方法,用其处理测得图像来提高测量精度。首先,设计了采用高速摄像与加速度计两种测量系统的管系振动台试验。然后,对高速摄像系统测得的图像与加速度计测得的加速度振动响应进行处理并提取位移振动响应数据。最后,从时域和频域两个角度对比高速摄像与加速度计两种测量系统测得的位移振动响应数据,对高速摄像系统测得数据的准确性进行分析。结果表明,结合双三次插值法与Sobel算子边缘检测图像处理技术优化高速摄像技术测得的图像可以获得满足测量与使用要求的高精度位移振动响应数据。