新型热管堆装料及外推临界实验技术研究

热管堆为当前先进核动力的研究热点。由于新型热管堆采用少量大块燃料,传统的外推临界实验技术适应性差,使其在装料及外推临界过程中面临安全挑战。本文结合该反应堆的特点,确定了先装配块状燃料,再逐步提升侧反射层达临界的方案。基于蒙特卡罗程序,计算分析了堆芯装配过程中的临界安全,确定了安全可控的初始堆芯装配方案;确定了中子源和探测器的布置;开展外推临界实验技术研究,针对直接外推侧反射层体积造成外推曲线上凸的问题,提出了以侧反射层的反应性价值为权重因子对体积进行加权处理的修正方法。利用此技术模拟了外推过程,结果表明本文确定的外推临界实验方案是可行的。本文结果可为新型热管堆装料及外推临界提供指导。

低旁瓣反射面天线设计

反射面天线设计在追求高增益的同时,往往也要求天线具有较低的旁瓣水平,以防止对其他系统产生干扰;通过分析不同天线形式反射面天线旁瓣的影响因素,研究了低旁瓣反射面天线设计时参数选取原则和方法,总结了低旁瓣反射面天线的设计方法;给出了一个实际工程应用的超低旁瓣双偏置反射面天线的设计实例和性能仿真计算,天线仿真的口径效率优于59%,旁瓣优于-40 dB,验证了分析与设计方法的正确性,该方法可用于指导低旁瓣反射面天线的工程设计。

石墨堆芯结构在地震激励下动态响应的数值模拟

模块化高温气冷堆(HTR-PM)石墨堆芯结构是多体结构,其动态特性研究是复杂的非线性问题。国内外开展了一系列研究,未能较好解决。为了分析该非线性结构的动态特性,本文介绍一种数值模型,将石墨砖和碳砖简化为质点,各部件的接触简化为连接器单元,通过碰撞试验拟合获取连接器参数。数值模型计算的位移基本同1∶1双层四砖石墨组件试验位移时程结果吻合。分析证明,模型对参数不敏感,计算结果准确高效。因此,可将此模型用于石墨堆芯结构的位移分析。

HTR-PM侧反射层结构相似模型抗震试验与分析

采用石墨键榫系统连接固定的HTR-PM堆芯在地震下表现出非线性特征。为研究HTR-PM堆芯的非线性响应,清华大学核能与新能源技术研究院开展了堆芯侧反射层结构的1∶3相似模型抗震试验。试验模型由石墨砖、碳砖、石墨圆榫、方键和燕尾键组成。试验分下筒无球、下筒有球和全模型有球3种工况。每种工况分别施加白噪声、OBE、SSE等多种载荷。通过试验获得了侧反射层模型的模态、加速度动态响应、位移动态响应等结果。试验加载符合安全标准,堆内构件在地震载荷下的完整性得到验证。

KrF激光对高速飞片的驱动特性研究

利用诱导空间非相干技术平滑的KrF准分子(248nm)激光驱动带有烧蚀层的平面靶,研究激光空间均匀性对产生完整飞片的影响,结果表明激光不均匀性在2%以下,能够产生完整的高速飞片,且完整飞片能够维持20ns以上不破裂;当激光不均匀性达到5%,激光引入流体力学不稳定性种子应很强,冲击波在靶内输运过程中不稳定性不断发展增强,到靶背时强到足以使飞片解体甚至气化,不能产生完整的飞片。为了获得尽可能高的飞片速度,采用激光与烧蚀层参数不匹配方法,使冲击波对飞片作多次加速。利用功率密度为1012 W/cm2的KrF激光与含50μm Kapton烧蚀层的5μm铝飞片作用,得到速度约10km/s的高速飞片,与模拟结果吻合得很好。

双频段双极化共孔径阵列馈源反射面天线设计

介绍了一种新型Ku/Ka双频段双极化共孔径阵列馈源偏馈抛物柱反射面天线的设计。在双频段双极化共孔径阵列馈源设计中,Ka波段采用裂缝波导阵,并且位于共孔径馈源阵列的下层,双极化Ku波段采用微带贴片天线、位于共孔径阵列馈源的上层。文中给出了该双频段双极化共孔径阵列馈源的设计及测试结果,并将该测试结果代入偏馈抛物柱反射面天线中在FEKO软件平台上进行了半实物仿真,仿真结果表明,该双频段双极化共孔径阵列馈源偏馈抛物柱反射天线实现了如下设计目标:Ku波段双极化水平面扫描范围为±17°,两个主面副瓣电平优于-30dB,Ka波段水平面扫描范围为±10°,两个主面的副瓣电平优于-30dB,双频段双极化两个主面的波瓣宽度和波束指向完全匹配。

影响反射面天线副瓣性能的机理

由于反射面天线中抛物盒顶部开口所造成结构不连续,使其开口处产生的散射场对抛物盒的反射场干涉而造成口径场畸变,从而导致了天线副瓣性能变差。该文根据天线方向图与其口径场之间的关系,通过理论分析和仿真计算,分析、讨论了口径场分布影响天线副瓣性能的主要机理。

新型坡度同轴布喇格反射器数值模拟比较研究

将一种新型加坡度方式同轴布喇格反射器的多模耦合理论与电磁仿真软件(CST)进行了数值模拟比较研究。结果表明:两者吻合较好,但多模耦合理论方法计算编程容易,运算速度快,参数调整非常方便;具有正圆锥形坡度的同轴布喇格反射器的带宽随着所加坡度角的增大而变窄,具有倒圆锥形坡度的同轴布喇格反射器的带宽随着所加坡度角的增大而变宽;采用窗函数技术,可以有效地抑制新型坡度的同轴布喇格反射器频率响应曲线的残余旁瓣。这些特性有利于改善同轴布喇格结构作为反射器或者滤波器的性能。

单管对称侧泵的直角反射镜腔耦合效率分析

一种已获美国专利的LD侧面抽运固体激光器新结构 ,能将一个半导体激光器的输出光分成四份 ,从四个方向对称泵浦激光棒。本文对这种直角反射镜聚光腔泵浦结构耦合效率影响因素进行了理论分析与计算 ,并采用这种聚光腔进行实验 ,得到了初步的结果 ,并对结果进行了分析。

宽频带双极化低副瓣偏馈抛物面天线

介绍了一种宽频带双极化低副瓣天线的设计、加工方法和测试结果。采用馈源偏置的方法来减小副瓣,采用波纹喇叭实现天线双极化的要求,并且采用双椭圆切割抛物面来增加天线的效率和减小方位主波束宽度。天线的理论分析与实验结果吻合较好,优于所需的技术指标要求。

大型矩形准直镜柔性支撑系统的多目标优化设计和稳定性分析

针对极大望远镜矩形准直镜设计了一种新型柔性支撑系统,即由6根空心圆柱杆为支撑主体的侧面支撑结构。利用多目标优化算法对柔性支撑系统的结构参数和位置参数进行优化设计,并对优化后的柔性支撑系统进行稳定性研究。优化后的准直镜柔性支撑系统在自重条件下镜面最大PV值为168.23 nm,RMS值为30.306 nm,质量为229.21 kg,满足设计要求。当环境温度变化范围在20℃~23.7℃内,不会对准直镜性能产生影响;此外,地面随机振动不会影响准直镜工作性能和破坏支撑结构。研究结果表明:准直镜柔性支撑机构的多目标优化设计全面考虑了准直镜柔性机构形状参数、机构安全可靠性和光学面形形变等多学科之间耦合问题,设计者可按需选择全局范围内最满意的最优解,这将大幅度降低开发成本和周期。

同相水平天线反射网到地拉线的位置确定

讨论一种工程实用的同相水平天线反射网到地拉线的位置确定方法。根据反射网到地拉线与旁弧线相切的特点,通过计算旁弧线的垂度来确定到地拉线的位置。

长春地区高校教室侧窗反光板设计研究

目前,利用侧窗采光的教室空间普遍存在着窗口区域光照过强、而教室里侧区域照度较低的采光不均匀的问题。为了改善这一状况,在侧窗加设反光板构件是解决这一问题的手段之一。文章针对长春市的气候特征,采用计算机模拟的方法,对侧窗采光板加设的高度、宽度、室内外位置进行模拟分析,从而确定适合该地区的反光板利用方法,提高高校教室空间的光环境质量。

具有局部凸起形变反射面天线的方向图仿真

针对反射面天线受撞击表面形变问题,利用二次曲面交截椭圆建立局部凸起形变的数学模型,运用基于表面电流积分的物理光学方法计算辐射方向图,研究了天线发生形变后辐射特性随形变面积和形变位置的变化规律。结果表明,随着形变面积的扩大,副瓣电平逐渐升高;形变位于中心位置时,对方向图的影响最为显著。

一种改进型的椭圆波束卡塞格伦天线

本文提出了一种变焦距、变照射角、大轴比椭圆波束卡塞格伦天线.并给出了一种简单而有效的设计方法,同时也介绍了反射面天线辐射方向图的计算原理。在此基础之上,制作了一款天线轴比为1.37的天线模型,并结合馈源的辐射方向图,主面口面场,给出了仿真和测试的反射面天线的辐射方向图等性能。结果表明,在宽频带范围内,该天线不仅可以实现大轴比的椭圆波束,而且在考虑馈源支杆遮挡效应的情况下,依然具有合适的副瓣电平和天线效率。

一种背射式宽波束双极化天线设计

本文综合应用返射结构,极化分集、宽频带匹配等多项技术,设计一种小型化的宽波束双极化天线,利用天线本身的支撑结构调节阻抗匹配并实现平衡-不平衡转换。实际制作了一款中心频率在920MHz的宽波束背射定向天线,采用矩形反射板,正交振子馈源以及矩形副反射片结构。实测了天线的驻波比、方向图及增益,在830M-980MHz的频率范围,驻波比小于1.5;增益可达8.7dBi;天线旁瓣小、具有良好的赋形波束,适合通信系统的区域覆盖,方便网络优化。

赋形双偏置天线口面场分布函数研究

针对目前关于双偏置反射面天线的无遮挡形式口面场分布函数的研究较少的情况,研究了赋形双偏置天线的几何参数变化对口面场分布的影响,进而深入分析了口面场分布对辐射方向图的影响。针对平方公里阵天线(Square Kilometer Array,SKA)高效率低旁瓣的要求,提出了一种改进型余弦口面场分布函数。计算结果表明,天线第一旁瓣电平低于-20 dB,天线效率高于85%。

锑精矿冶炼技术研究进展

针对锑精矿传统冶炼工艺存在能耗和环保等方面的弊端,诸多学者研究了多种锑精矿冶炼新工艺。本文在介绍锑精矿传统冶炼技术的基础上,详细介绍了熔池熔炼工艺、低温固硫工艺、电热挥发-电热还原工艺等锑精矿冶炼新技术。通过综合分析可知,富氧侧吹熔池熔炼工艺和电热挥发-电热还原工艺是锑精矿冶炼技术的发展方向。

一种超低副瓣双弯曲反射面天线的结构设计

对于大口径、大曲率的双弯曲反射面天线,如何保证天线反射面的高精度是天线结构设计的重点和难点。研究设计了一种超低副瓣双弯曲反射面天线,将三坐标测量仪既作为测量仪器,又作为天线总成的工装,在结构设计中有针对性地对零件尺寸及形状、零件间的连接方式及定位进行优化设计,从而减小了由成型方法带来的误差,通过避免采用配焊的连接方式,消除焊接变形带来的误差,并应用有限元分析方法对天线结构的刚强度进行了分析计算和验证。该天线结构设计方法的可实现性高,在保证天线副瓣指标达到要求的同时,提高了天线的生产效率和经济性。

分布布拉格反射器半导体激光器中光栅结构设计

半导体激光器发射光谱中的边模存在恶化了其光束质量,严重限制了其在通信领域中的应用。基于分布布拉格反射器(DBR)半导体激光器中光栅的占空比、耦合系数、材料折射率三者之间的关系,研究了光栅占空比分布对边模抑制的影响,同时对矩形均匀光栅和矩形渐变占空比光栅结构的边模进行了分析与比较。优化了DBR光栅结构,分析了矩形均匀光栅与锥形渐变占空比光栅结构的旁瓣强度大小。利用时域有限差分(FDTD)法对器件结构进行仿真模拟,在不同光栅占空比分布下,分析了光栅的占空比和反射率的关系,并讨论了渐变占空比光栅反射峰值与光栅长度的关系。结果表明,渐变占空比光栅相比于矩形均匀光栅,边模得到有效抑制。当注入电流为63 mA时,在温度300 K下,矩形渐变占空比光栅结构的器件边模抑制比达到48 dB,并且渐变占空比光栅的反射峰值达到96%。通过分析矩形均匀光栅和锥形渐变占空比光栅结构在远场侧向切面上的光场分布,发现利用锥形渐变占空比光栅制作DBR有助于降低DBR半导体激光器的旁瓣强度。