LBB泄漏率计算与热力学非平衡效应影响评估

裂纹泄漏率计算是破前漏(LBB)在核电站管道和设备上应用的基础。在Fauske模型基础上,整个裂纹内流体流动假设为等焓过程且充分考虑摩擦效应对裂纹临界泄漏率的影响,利用Mathcad计算得到了管道裂纹两相泄漏率,与已有文献中实验数据进行对比,将其发展成为可准确计算裂纹泄漏率的计算机程序。同时根据两相流动不平衡理论,对模型进行热力学不平衡参数影响修正。结果表明:随裂纹长径比(L/D)增大,两相泄漏率减小;随裂纹入口滞止压力增大,两相泄漏率增大;裂纹入口流体过冷度增大,两相泄漏率增大,数学模型计算结果与实验结果趋势一致,但忽略热力学非平衡效应,数学模型计算得到的临界流量小于实验流量。对于热力学不平衡参数修正后模型,模型计算得到的结果均与实验数据符合很好,故由修正后模型编制的Mathcad程序可完成裂纹泄漏率的准确计算,为LBB在核电站管道上的应用提供基础。

氪等离子体热力学非平衡输运性质的计算

获得覆盖较宽温度和压力范围内的热力学和输运性质是进行氪等离子体传热和流动过程研究的必要输入条件。为此,采用双温度Saha方程进行计算得到了氪等离子体的组分;采用基于将Chapman-Enskog方法扩展到高阶近似的方法,计算获得了电子温度(Te)与重粒子温度(Th)比范围为1～4、电子温度范围为300～30 000K、压力范围从0.01p0～10p0(p0=101.325kPa)的氪等离子体的粘性、热导率和电导率。研究结果表明,热力学非平衡参数(θ=Te/Th)和压力对氪等离子体的输运性质有较大的影响。随着压力的降低和热力学非平衡程度的增加,氪等离子体的粘性降低;偏离热力学非平衡的程度对热导率的峰值有显著影响,压力越大,高温区域的平动热导率就越大;高温区,电导率随着压力的升高而增大,在低温区,电导率随着压力的降低而增大。在局域热力学平衡条件下,计算获得的氪等离子体输运性质和文献报道的数据符合良好。

汽液两相临界流动的热力学非平衡两流体模型

提出了热力学非平衡两流体临界流六方程模型，并对汽泡增长方程，流体状态方程和基本结构关系式进行了改进。利用本模型成功地预测了本试验中的实验结果，并利用前人的实验数据验证了其通用性。此外还利用本模型分析了在临界流动中各参数的变化及破口通道长径比、破口通道直径，起始汽泡密度和汽泡直径对两相临界质量流速的影响。

激发跃迁速率对热力学非平衡氮气紫外辐射的影响

基于氮气的碰撞-辐射(CR)模型,计算了速度为6.2km/s、初始压力为133Pa的高超声速流动激波中N_2和N_2^+分子电子能级的分布情况,分析了不同激发跃迁速率模型对电子能级分布及辐射光谱模拟的影响。针对流动中热力学非平衡区域和平衡区域,在300～440nm的辐射光谱开展了逐线法的数值模拟,并与激波管实验测量光谱进行了对比。结果表明,目前的激发跃迁速率均存在偏差,综合Park模型的爱因斯坦系数和Johnston模型的碰撞激发速率可以得到与实验结果最为接近的辐射光谱。

热力学非平衡对超燃冲压发动机冷态流动影响研究

随着流动马赫数和温度的变化,热力学非平衡对流动的影响也在变化。为研究热力学非平衡对不同飞行马赫数下的超燃冲压发动机冷态流动的影响,对三个经典的超燃冲压发动机模型,包括JAXA M12-02超燃冲压发动机、DLR超燃冲压发动机以及Hyshot II超燃冲压发动机进行数值模拟。针对每个超燃冲压发动机,分别采用三种热力学模型进行模拟,包括量热完全气体模型(对应冻结流动),单温度模型(对应热力学平衡流动)以及双温度模型(对应热力学非平衡流动)。计算结果表明,热力学模型对超燃冲压发动机内流波系结构的位置有一定影响:从整体上来说,双温度模型计算所得波系位置比量热完全气体模型计算结果靠后,比单温度模型计算结果靠前;不同热力学模型计算所得波系位置在发动机前段相对较为接近,而随着向下游发展,波系位置的差别逐渐增大,这是上游每一道波系位置的差别逐渐累积的结果。在发动机前段,双温度模型计算所得波系位置更接近于量热完全气体模型计算结果。通过分析不同热力学模型计算所得激波角可以对此进行解释。而就本文涉及的三个小尺寸超燃冲压发动机而言,热力学模型对气动力和力矩的影响相对较小。不同热力学模型计算所得气动力和力矩的差别主要来源于计算所得激波串位置的差别。

热力学非平衡分子辐射中的重粒子影响

在高超声速再入流场中,气体处于热力学非平衡状态。在这一状态下,气体的辐射根据分子电子态的激发情况展现出与平衡态不同的光谱。分子的电子态激发主要通过碰撞完成。电子的质量远小于分子,当分子在与电子碰撞时,能量传递的效率将高于与重粒子的碰撞。在这种情况下,重粒子对分子的电子态激发的影响往往被忽略。文中计算了氮气分子与不同粒子碰撞的电子态激发速率,并计算了在热力学非平衡情况下分子电子态的分布。通过分析氮气分子与不同粒子碰撞的电子态激发速率随温度的变换特性,比较了与不同粒子碰撞的分子电子态激发效果。最终分析了在典型的流场环境下,重粒子对分子电子态分布的影响,以及对最终氮气第一正组的辐射光谱的影响。

微喷管中稀薄流动时热力学非平衡现象研究

微喷管作为微推进系统中的重要部件,其工作性能的研究对于微推进系统的设计有着重要理论指导意义。采用求解带滑移边界条件的N-S方程和直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法,研究微喷管中的稀薄流动,通过设定气体分子转动松弛所需要的松弛碰撞数Zrot研究微喷管中的热力学非平衡现象。结果表明:Kn>0.1时,微喷管中流动开始变得稀薄,连续性假设失效,N-S方程求解结果出现误差;随着微喷管中流动稀薄程度增加,热力学非平衡现象逐渐明显;热力学非平衡现象使微喷管内气体内能转化为平动能的量减少,微喷管内速度和推力整体减小;热力学非平衡现象对微喷管流场影响大于对其工作性能的影响,考虑转动松弛对微喷管内温度场的影响大于速度场。

低压电弧加热射流热力学非平衡现象的实验研究

低压电弧加热射流热力学非平衡现象的实验研究韩隆恒，岳斌，杨富荣（中国空气动力研究与发展中心四川绵阳６２１０００）关键词非平衡热力学，等离子体诊断，等离子体射流，光谱测量１引言电弧加热等离子体射流（简称电弧加热射流）是模拟超高速飞行器再入流动环境的主要...

种子萌发生长的微量热及非平衡热力学研究

The thermograms of the germination and growth of rice and tree seeds were determined and studied by using a newly constructed microcalorimeter build in this laboratory at Wuhan University. The thermograms show the existence of physiological triphasic patterns (including imbibition,activation and growth stages)in the germination and growth process. Nonequilibrium thermodynamics of the germination and growth of seeds was considered under given conditions, and the thermodynamic functions of the germination and growth of seeds were calculated.

研究土壤热湿迁移特性的非平衡热力学方法

运用非平衡热力学理论分析了土壤非饱和区热湿迁移的热力学“力”和“流”，建立了迁移过程的热力学唯象方程。通过对土壤非饱和区热湿迁移机理的分析，利用扩散定律和气体状态方程推导了热湿迁移唯象方程中的有关唯象系数的数学表达式，分析了温度、含水率及蒸汽分压力对唯象系数的影响。

金属及合金非平衡凝固的热力学行为分析

运用Ｐｒｉｎｇｏｇｉｎｅ的非平衡热力学理论，分析了金属及合金在非平衡凝固条件下凝固的热力学行为，提出了非平衡凝固时，获得亚稳组织的临界过冷度方程。运用此模型计算了合金的玻璃转变点，并分析了各物性参量对玻璃转变点的影响，结果与实验有较好的吻合。由此可以看出，用非平衡热力学理论描述金属及合金的非平衡凝固是可行的。

非平衡模具热力学状态的仿真模拟

为了探究在热力学非平衡状态下,非平衡模具型腔内共混物的热力学状态。利用有限元分析方法仿真模拟分析了非平衡状态下,模具处于开模状态下的传热情况、合模状态下的传热情况,型腔内的耗散结构形成后快速冷却过程的传热情况。研究结果为非平衡射出成型实验提供了理论依据,并为非平衡模具设计起到一定的指导作用,还能对成型工艺参数设定提供有价值的建议。

Ta等离子体渗氮的非平衡热力学

讨论了Ｔａ表面等离子体渗氮的热力学问题，将超平衡氢和非平衡热力学的反应耦合理论引入离子渗氮反应的计算，从理论上解释了等离子体和氢在 Ｔａ表面渗氮过程中的作用 ，给出了渗氮条件下的 Ｔａ—Ｎ—Ｏ非平衡定态相图，与实验验结果符合得较好．实验表明，氢和等离子体的存在，有利于提高氮原子的活度，促进热力学上不稳定的Ｔａ的氮化物的形成，抑制粗糙的Ｔａ的氧化物的形成．

含有非热力学平衡离子和尘埃颗粒电荷变化的热尘埃等离子体中的尘埃声波

使用约化摄动法得到了描述含有尘埃颗粒电荷变化、非热力学平衡离子和玻尔兹曼分布的电子的热尘埃等离子体中尘埃声波修正的KdV(mKdV)方程.并对孤立波受尘埃流体、离子和电子的温度,非热力学平衡快离子参数,尘埃电荷变化以及尘埃颗粒、离子和电子数密度的影响进行了数值模似.

卡尔曼滤波—滴定分析法研究——Ⅱ.非热力学平衡滴定模型

进一步研究了卡尔曼滤波在滴定分析中的应用。对非热力学平衡滴定分析模型进行模拟研究。建立了新的确定终点方法。借助一般方法均会对非平衡体系给出较大误差甚至错误结果。

精馏节能过程非平衡热力学分析——模型方程的建立

通过对精馏过程进行热力学分析 ,建立了通用性较强的非平衡热力学数学模型 .该模型可对精馏过程中用能情况进行非平衡热力学分析和熵均分分析 ,也可用于评价塔板性能 .模型建立的基础只适用于线性非平衡热力学区 ,即近平衡区 。

多孔泡沫金属换热器内部的非热力学平衡

应用Brinkman-extended Darcy流动模型,对恒热流密度条件下,方形轴流式多孔泡沫金属换热器内流体与泡沫金属之间的瞬时局部非热力学平衡情况进行了分析。结果表明:当流体在低孔隙率、低ppi数的多孔泡沫金属通道内低速流动,以及当流体和多孔泡沫金属间存在较大的导热能力差异时,两者间的瞬时局部温差较大,不可忽略。

深过冷条件下均质形核的非平衡热力学探讨

本文从非平衡热力学的角度，分析了纯金属深过冷条件下的均质形核问题。导出了均质形核的驱动力和界面自由能表达式。纯铝验证计算的结果与其他人的数据接近。

自蔓延高温合成过程中自组织现象的非平衡热力学分析

对自蔓延高温合成过程中的热力学体系进行了划分和确定。指出了该体系中出现的自组织现象，并对其进行了初步的非平衡热力学分析。认为开放体系中负熵流为自组织提供了必要的条件，反应速度与温度之间强烈的非线性耦合使得其得以实现。

微层蒸发模型的非平衡热力学分析

基于非平衡热力学理论,以水的沸腾换热时的微层蒸发模型为例,采用国际上流行的IFC公式,对微层蒸发模型的汽泡内部的蒸汽温度分布进行了数值计算。结果表明,要完成微层蒸发模型中的蒸发和凝结两个相变过程,汽泡内部的蒸汽温度并非均匀的,由于汽泡的半径很小,从而导致在汽泡垂直方向上存在有极大的温度梯度,这就使得微层蒸发模型的合理性值得商榷,有必要进一步发展新的模型。