浮动式反应堆事故多舱室三维流动对气溶胶重力沉降影响的数值模拟

基于计算流体力学方法对浮动式反应堆破口事故在静态流场及三维流动情况下的气溶胶重力沉降进行仿真分析,可得到如下结论:多舱室的气溶胶输运受热工水力影响,在由堆舱输运至机舱时被水蒸气裹挟主要分布在机舱上部,不均匀性使机舱内重力去除效率逐渐增加。静态下的CFD重力沉降计算结果与集总参数法计算误差在20%之内,但静态下重力沉降高度不断下降,不能假设均匀分布。三维流场的湍流效应会增加重力沉降速率,对于大粒径颗粒来说,主导作用依然是重力沉降,然而小粒径颗粒的主导作用变为湍流沉积,同时沉降特征曲线由线性分布变为指数分布。

浮动式反应堆事故多舱室气溶胶扩散泳沉积与三维流动的耦合数值模拟

基于计算流体力学方法对浮动式反应堆破口事故在壁面冷却条件下水蒸气冷凝及壁面冷凝引起的气溶胶扩散泳沉降进行仿真分析,并与静态条件下气溶胶扩散泳沉积对比,发现:所采取的冷凝模型经实验对比能很好地预测水蒸气冷凝;静态条件下气溶胶扩散泳沉积速度与气溶胶粒径几乎无关,与集总参数法的规律一致,此外湍流沉积会使气溶胶衰减因子增大约3×10^(-4)。非均匀流场在冷凝环境下会产生大范围的回转流动。气流曳力会使衰减因子产生量级上的增加,同时曳力作用对于气溶胶粒径不敏感;冷凝使堆舱出现很大的湍流强度,会增强扩散泳的沉积效果,增强效果对小粒径颗粒更明显,使1μm颗粒衰减因子明显大于堆舱中的10μm颗粒衰减因子,最大可达0.035。

水下爆炸作用下多舱室结构的动力响应及损伤特性

为探究近水面条件下,水下爆炸载荷强度及爆炸距离等因素对多舱室结构损伤特性的影响,开展多舱室结构的水下爆炸试验,结合S-ALE结构化瞬态流固耦合的数值模拟方法,对近水面爆炸时流场压力载荷的传递分布、结构的动态响应和损伤特性进行分析。基于不同爆炸强度、距离的多工况数值模拟,阐明水下爆炸载荷对多舱室结构的损伤机理,获得爆距变化时冲击波以及气泡载荷冲击做功的比例关系,总结了多舱室结构在爆炸载荷作用下的动态响应特征以及毁伤模式。研究结果表明:多舱室结构会产生剪切破口、撕裂、凹陷塑性变形、压溃屈曲等耦合损伤形式,结构损伤的不连续性和非线性变形引起爆炸气泡的不对称膨胀运动,导致舱室内压力分布呈现冲击波特征和准静态特征;冲击波和气泡载荷共同引起多舱室结构的局部损伤和整体响应,气泡载荷引起的结构动能增长幅度约50%以上。

多舱室爆炸比格犬致伤特点与伤情分析

目的探索多舱室爆炸比格犬的致伤特点并进行伤情分析。方法健康成年雄性比格犬48只,分别置于当舱和邻舱(n=24),于装药量为0.75kg和3.50kg TNT的舱室(当舱)进行静爆,观察爆后即刻至伤后24h动物存活情况、各项生命体征的改变、脏器形态学改变及各种致伤类型的发生率,并进行神经功能评分。结果比格犬现场死亡20只,伤后24h内死亡9只,死亡发生率为60.42%(29/48),其中当舱死亡发生率为79.17%(19/24),邻舱死亡发生率为41.67%(10/24)。形态学改变主要表现为颅骨弹片穿通伤,脑组织以及肺、心、胃肠道、肝、肾等器官不同程度淤血和出血,软组织挫伤或体腔破裂缺损,肢体断离缺失,肢体骨折,严重者甚至发生空腔和实质脏器穿孔或破裂。破片伤、冲击波伤与冲击波破片复合伤的致死率分别为27.59%(8/29)、17.24%(5/29)和55.17%(16/29)。结论舱室内爆炸性武器所致破片伤与冲击波复合伤具有发生率高、伤情重、致死率高等特点,应尽可能地寻找遮挡物体,从而减少被杀伤的机会,进而降低死亡发生率。其早期救治的重点是及时有效地处理多发伤;液体复苏时最好在血流动力学监测条件下进行,以免进一步加重病情。

复杂多舱室内炸药爆炸爆轰产物运动二维数值模拟研究

为了研究复杂多舱室空间内炸药爆炸后爆轰产物运动规律,采用三阶WENO有限差分格式,通过耦合求解两组分可压缩欧拉方程,自主编写了多舱室内炸药爆炸过程二维数值计算程序。利用平面激波绕射矩形台阶上的竖直平板实验与数值模拟纹影图进行了对比,图中不同时刻的波系结构和台阶、竖直平板处绕射形成的漩涡结构均证明了文中程序开发的可靠性和正确性。采用验证的程序开展了复杂多舱室内炸药爆炸过程数值计算,探讨了复杂多舱室内炸药爆炸爆轰产物的传播路径及泄压口泄压对爆轰产物运动规律的影响。研究表明:舱室泄压对复杂多舱室内爆轰产物运动的影响,在爆炸初期较小,在爆炸后期较大;爆炸舱室内部泄压能显著地降低相邻舱室超压载荷强度(40%左右),减弱爆炸对相邻舱室的毁伤效应。本文的研究可为进一步探讨、考虑燃烧效应后爆轰产物扩张过程及爆炸毁伤评估提供一定的参考和指导。

多舱室内气云爆炸爆轰产物运动二维数值模拟

[目的]为了研究多舱室空间内气云爆炸后爆轰产物的运动规律,[方法]采用五阶WENO有限差分格式,通过耦合求解爆轰产物质量分数输运方程与可压缩欧拉方程,自主编写多舱室内气云爆炸过程二维数值计算程序。利用平面激波绕射矩形台阶试验验证本文数值程序的可靠性与正确性。采用验证的程序开展不同爆炸工况气云爆炸过程数值计算,探讨多舱室内爆炸过程中泄压、后燃烧能量加入对爆轰产物运动过程的影响规律。[结果]结果表明:增大泄压口尺寸,可加剧爆轰产物泄出过程;增大反应速率常数,可加速爆轰产物向相邻舱室的扩张过程。[结论]研究成果可为进一步考虑多组分复杂燃烧效应后爆轰产物扩张过程及毁伤评估提供一定的参考和指导。

密闭多舱室内柱形气云爆炸过程二维数值模拟

为了研究密闭多舱室空间内爆炸波传播过程及舱室壁面爆炸载荷分布特性,采用三阶WENO有限差分格式,编写了多舱室内爆炸冲击波二维数值计算程序。利用平面激波与矩形方腔相互作用实验验证了本文数值程序的可靠性与正确性。采用验证的程序开展了密闭多舱室内柱形高压气云爆炸波数值计算研究,探讨了多舱室内爆炸波传播路径,不同舱室内部爆炸载荷特性及爆源位置对爆炸载荷特性的影响规律。本文研究可为工程抗爆结构设计及爆炸毁伤评估提供一定的参考和指导。

舰船多舱室爆炸致比格犬颅脑爆震伤模型建立及伤情分析

目的模拟舰船内爆炸后生物体的损伤情况,探索典型多舱室内爆炸后比格犬在爆炸冲击波、准静态压力作用下的颅脑损伤伤情特点。方法在等比例舰艇舱室模型中,使用0.65kg TNT裸药模拟舰船内爆炸,其中炸药安放舱为当舱,相邻舱室为邻舱。采用压力传感器测定冲击波物理参数。将24只比格犬随机分为2组,每组12只,分别置于当舱和邻舱中接受爆炸损伤。观察爆炸后犬存活情况、基本生命体征变化、神经功能评分以及颅脑大体和形态学改变。结果爆炸后舱室内会出现两次较大的反射冲击波,邻舱的冲击波压力峰值约为当舱的0.39倍。比格犬在爆炸后即刻死亡7只,24h内死亡4只,死亡率为45.83%(11/24),其中当舱动物死亡率为66.67%(8/12),邻舱动物死亡率为25.0%(3/12)。存活比格犬的基本生命体征和神经功能在爆后即刻有较大的改变,24h后基本恢复。即刻死亡的比格犬脑组织有明显的挫裂伤,爆炸后24h内死亡的比格犬脑组织可见脑出血和脑水肿;爆炸后存活比格犬的脑组织在光镜下也可见部分形态结构和神经元结构的异常,部分神经元出现核固缩深染、核溶解或核仁消失,细胞界限模糊。结论舰船多舱室爆炸后,当舱的冲击波压力明显高于邻舱,并且舱室内会出现二次反射冲击波,加重了对生物体的损伤;当舱比格犬的死亡率明显高于邻舱;比格犬在爆后即刻急性损伤最为严重,且脑组织有明显的病理变化。

基于仿真与量纲分析的不同药量TNT内爆下多舱室结构毁伤规律研究

利用流固耦合算法,模拟了不同药量TNT内爆下大尺寸多舱室结构的毁伤效应。将各舱室划分为爆炸舱、共面邻舱、共边界邻舱和共点邻舱,再划分内爆下多舱室结构的毁伤等级。通过量纲分析,研究了内爆载荷下舱壁的变形失效规律,推导了内爆下多舱室结构的无量纲毁伤数,该毁伤数考虑了内爆载荷、材料性能和作用空间等因素,最后给出快速毁伤预测方法。研究结果表明:(1)内爆下多舱室结构的毁伤特点主要表现为舱壁挠曲变形、舱壁中心冲切失效、舱壁边界撕裂;(2)舱壁挠曲变形的挠厚比δ/H和固定边界撕裂的裂缝长厚比l/H均与药量-单舱室容积比m/V有明显线性关系;(3)提出的无量纲毁伤数和快速预测方法能够反映内爆下多舱室结构的毁伤情况,可为舰船毁伤研究提供参考。

多舱室爆炸致兔骨折伤情分析

目的探讨多舱室条件下爆炸冲击致骨折伤伤情特点,为密闭舱室爆炸时内部人员的防护及救治提供理论依据。方法选取76只新西兰大白兔,赛拉嗪镇静后随机编号按距爆源不同距离放置。在钢板构建的多舱室模型中,使用大小2种常规口径舰炮实、裸弹作为爆源进行爆炸实验。死亡动物当场解剖,存活动物饲养观察24 h后处死解剖,均行X线检查。结果实验动物死亡率59.2%;骨折发生率55.3%,以四肢为主。小口径实、裸弹与大口径实、裸弹致骨折率及邻舱机柜前、后整体骨折率比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。舱室爆炸伤实验动物直接死亡率高,晚期死亡率低。结论舰船多舱室结构中,舱室整体结构及内部机柜结构对兔有一定防护作用;舰船舱室内爆炸伤多为多发伤,这与舱室构造、结构的强度以及冲击波在舱室内的反射、折射有关;爆炸致兔骨折伤以四肢为主,二次破片及抛掷碰撞是骨折的主要机制。现场仔细检伤,早期骨折固定,尽快实施治疗。

多舱室爆炸致比格犬血清皮质醇、生长激素、泌乳素的变化及其与伤情的关系

目的探讨比格犬多舱室爆震伤后血清快速反应激素皮质醇和非快速反应激素[生长激素(GH)、泌乳素(PRL)]的变化,及其与颅脑损伤程度的关系。方法建造与实际舰船等大小的相邻舱室,并取健康成年比格犬48只随机置于当舱和邻舱。海军用炮弹于当舱进行静爆,利用压力传感器记录舱室内压力变化情况并测定爆炸前及爆炸后0.5、3、18 h当舱与邻舱实验犬血清神经元特异性烯醇化酶(NSE)、皮质醇、GH和PRL的含量。结果当舱内压力在起爆后出现明显的单个波峰(压力>3 000kPa),远高于邻舱最高峰(压力<170 k Pa)。当舱实验犬总死亡率(70.83%)明显高于邻舱实验犬(12.50%;P<0.05)。当舱和邻舱实验犬血清NSE、GH、皮质醇在爆炸后均持续高于爆炸前(P<0.05),而血清PRL未出现明显波动(P>0.05)。伤后18 h,当舱实验犬血清GH水平明显高于邻舱实验犬(P<0.05)。结论当舱实验犬较邻舱实验犬遭受到更为严重的颅脑爆震伤,伤后超急性期血清GH的测定可能有助于伤情的判断。

云环境下多舱室船体设计信息快速查询方法

为快速完成多舱室船体设计信息查询,为舱室船体设计提供决策依据,研究云环境下多舱室船体设计信息快速查询方法。该方法分析多舱室船体设计信息类别,在云环境下,为满足多舱室船体设计信息的动态分配和扩展需求,信息池以Goldenx列式存储引擎为支撑,并采用FCM聚类算法分类多舱室船体设计信息后进行存储;用户端通过信息交换路线连接客户端接口访问信息池,通过多属性决策算法计算信息的效用值,以此快速查询信息池中的多舱室船体设计信息。测试结果显示:该方法能够较好的完成信息聚类,并且依据输入的检索向量,快速完成所需信息的检索,查询覆盖率均在0.92以上,满足多舱室船体设计信息快速查询需求。

城市综合交通建设中的多舱室地下综合管廊设计

伴随城市环境改善和各类公共资源短缺的压力与日俱增,地下综合管廊在改变目前城市工程管线纵横交错、杂乱无章、维修频繁的现状,提高地下空间的利用效率和管线安全水平上具有重要意义。本文结合地下综合管廊设计中常见的重点问题,从方案设计、管廊横断面尺寸、纵断面设计、结构设计及附属消防等方面展开探讨,并以淮安市地下综合管廊工程为例进行具体分析与论述,希望通过对综合管廊设计中重点问题的分析与实例研究,为其他地区在城市综合交通建设中的多舱室地下综合管廊设计提供参考。

内爆炸作用下舰船多舱室破坏的数值模拟

内部爆炸条件下爆炸波受舱室壁面多次反射叠加作用，其破坏作用大大加强，破坏机理也与空中（自由场）爆炸有明显区别。对内部爆炸作用下舰船多舱室结构的破坏效果进行数值模拟分析，结果表明：舰船十字形舱室的舱壁和甲板对爆炸能量具有导向作用，爆轰产物压力分布与破坏范围均呈比较明显的十字形分布；内爆炸作用下爆点所在舱室的舱壁可能发生整体冲切破坏，在爆轰产物推动下，冲切破坏的舱壁能够达到较高的飞行速度，并在飞行过程中对相邻舱壁造成碰撞破坏；具有泄爆孔和外侧加强筋的舱壁其破坏程度可有效降低，而内侧加强筋对舱壁则无加强效果，同无配筋情况相比，设内侧加强筋的舱壁的破坏程度要稍大。

翼身融合布局民机非圆截面机身结构设计研究综述

翼身融合布局飞机具有大升阻比、低阻力、低噪声等优点,是未来民机最具潜力的发展方向之一;但由于特殊布局所采用的非圆截面增压机身,给翼身融合布局民机结构设计带来了巨大挑战。为了降低非圆截面机身承受增压载荷时产生的高弯曲应力、提高机身结构稳定性及承载效率,翼身融合民机机身结构设计先后经历了圆柱组合式多舱室机身、双蒙皮多舱室机身、带加强支撑的盒式机身、基于拉挤杆缝合高效一体化结构(Pultruded Rod Stitched Efficient Unitized Structure,PRSEUS)的盒式中央机体等发展阶段,其中最具承载优势和可实现性的是由美国国家航空航天局NASA和波音公司共同提出的基于PRSEUS盒式中央机体结构设计方案。PRSEUS结构不仅充分利用了复合材料一体化缝合、整体共固化、低成本等制造优势,而且具有抗拉伸/压缩、多路径止损/止裂、刚度和稳定性裕度大、承载效率高、易金属修补等优异的力学特性,已被拓展应用到了翼身融合民机机翼等结构设计中。本文以非圆截面机身结构设计为重点,回顾了翼身融合民机结构设计发展历程;从整机身结构、关键部件结构、整机优化设计等方面详细阐述了翼身融合民机结构设计的研究进展与发展现状,基于国外相关技术研究发展趋势,提出了中国翼身融合民机机身结构设计研究未来需要重点关注的方向。