核事故大气扩散的多风扇风洞设计及实验验证

在核电厂发生严重事故时,需用大气扩散模型对核事故后果进行环境评价,而模型的准确性可通过风洞实验进行验证。为了提高风洞实验验证的准确性,克服被动风洞对边界层模拟的适应性差、调节复杂等缺点,本文将结构抗风中的多风扇技术引入到核事故大气扩散模拟研究中。通过设计10(行)×8(列)多风扇风洞,搭建了带风速反馈的风机阵列主动控制系统,对D类稳定度下边界层风速廓线特性进行了风洞模拟。本文实现了石岛湾核电厂址的风速廓线的快速模拟,且模拟精度较高,验证了多风扇风洞技术对大气边界层模拟的可靠性,为核电厂址大气扩散风洞实验提供了新的实验方法。

基于改进BP神经网络和遗传算法的多风扇风洞风速廓面快速形成方法

核事故发生时当地气象条件对气载放射性核素在大气中的扩散起着重要影响作用。本文采用10(行)×8(列)多风扇风洞来模拟核事故风场。基于改进BP神经网络算法对多风扇风洞风速廓面进行快速、精确的预测,结合遗传算法获得目标风速廓面所需的风扇阵列转速分布。结果表明,本文方法大幅提高了多风扇风洞对大气扩散模拟的实验效率,提供了变风速大气扩散模拟的条件。

主动来流条件类平板断面气动力荷载效应分析

利用日本宫崎大学11×9多风扇主动控制来流风洞和高精度动态天平测力设备,测量了类平板断面在正弦风波来流条件三分量气动力荷载,比较了不同来流平均风速、波动幅值、脉动频率和积分尺度等参数条件下类平板断面荷载效应。报导并证实了大气边界层物理风洞固定壁面边界反射效应所产生的倍频放大效应;在获得并验证正弦风波加载离散频率荷载效应可线性迭加的有效频段区间内,初步比较了来流积分尺度和风速湍流度效应对于气动荷载效应的影响,阐明典型节段模型风洞试验结果与传统随机抖振气动力理论的差异。

雷暴风作用下流线型箱梁抖振力空间相关性时变特性试验

为了研究雷暴风作用下流线型箱梁断面抖振力空间相关性的时变特性,通过多风扇主动控制风洞开展雷暴风物理模拟和刚性节段模型测压试验。基于Priestley经典谱估计理论分析了非平稳脉动风和抖振力的时变相干函数,在此基础上,借鉴Jakobson研究成果提出了时变相干函数模型。最后,深入研究了紊流积分尺度时变特性对于抖振力空间相关性的影响,通过引入紊流三维效应因子的概念,揭示了雷暴风作用下流线型箱梁紊流三维效应的时变特征和作用机理。结果表明:雷暴风的时变积分尺度是影响流线型箱梁断面抖振力空间相关性时变特征的控制因素,由于该参数的引入,时变相干函数模型能够较好地描述非平稳抖振力的时变相关性;同时,当雷暴风在时变风速快速突变时,抖振升力的紊流三维效应时变特征明显,其变化趋势与积分尺度的时变规律相反,且存在一定的迟滞现象,其原因可能为风速突变产生的漩涡瞬态畸变效应导致。