多采样率双通道有源噪声反馈控制系统的研究

传统有源噪声控制系统中的音频编解码器只能使用高速率的单一采样率,因此系统中的建模滤波器和自适应滤波器需要的长度较长,而且预留给每次迭代计算的时间很短,这导致了计算量大、难以实现实时在线计算的问题。针对以上困难,首先提出一种多采样率的方法,即采用抽取和插值的方法为有源噪声控制系统提供更低的采样率,从而在减少计算量的同时增加可用于迭代计算的时间,并基于最小均方算法对次级声通道进行建模,推演多采样率双通道反馈有源噪声控制系统模型;其次搭建基于座椅头靠和数字信号处理器的实验平台,对多采样率的双通道有源噪声反馈控制系统的有效性进行实验验证。验证结果表明,针对低频噪声,在相应的频段上本文降噪系统可以达到约15 dB的降噪量,降噪效果明显。

用于核救灾机器人的电机驱动器安全防护

电子器件的抗辐射防护和热防护是核救灾机器人安全运行的前提。为了使核救灾机器人具有更强的可靠性和更长的工作时间,以机器人驱动核心部件——电机驱动器为研究对象,从提高自身耐辐射性能、增强屏蔽以及热防护角度出发展开研究:去除和替换辐射敏感元器件,紧密式排布安装驱动器以提高空间利用率;基于蒙特卡罗方法模拟屏蔽材料的组成成分与屏蔽效果关系;引入相变材料延长驱动器的工作时间。以上措施确保电子器件在环境温度100℃、辐射总剂量为4.95×10~5 rad情况下可以正常运行98 min,满足核救灾机器人的基本工作要求。

2.25Cr-1Mo-V钢制承压设备按ASME案例2605-1的蠕变-疲劳设计方法

2.25Cr-1Mo-V钢广泛地用于制造高温高压临氢的承压设备。ASME规范案例2605-1提供了针对该种材料的蠕变-疲劳寿命设计方法。用一个设计实例来阐述该案例的思路和设计方法,并给出了一些提高结构蠕变-疲劳寿命的措施。

基于Mamdani模糊推理的槽罐车运输安全评价

针对危化品道路运输安全问题,利用Mamdani型模糊推理系统对其进行研究。为使安全评价模型满足实时性要求,以槽罐车状态监测系统监测的变量为依据构建评价指标体系,然后建立包含5种安全状态的评价集,确定了隶属度函数和推理规则,最后将该模型用于研究LNG槽罐车气体泄漏时的安全状态。该模型可以对槽罐车运输安全状态进行评价,对驾驶员决策提供指导,具有应用潜力。

高温螺栓法兰连接系统的温度场及热损失分析

搭建了DN600、CLASS300金属与金属接触型(MMC)螺栓法兰接头高温试验装置,获得了在500℃下各组件的温度分布。同时,利用有限元软件ANSYS建立了法兰接头三维热力学模型,利用试验结果对模拟结果进行了验证,并分析了保温与不保温时的温度场及热损失。结果表明:当法兰接头保温时,各部件温度趋于一致并与法兰内壁温度接近,比不保温时有较大提高;保温后节能效果明显。

高效复合凝汽器在电站冷凝系统的可行性分析

目前国内电站用凝汽器均采用水冷、空冷的凝气方式,其耗能耗水量过大,与国家"十二五"规划的节能、节水政策不符。基于此,本文提出一种电站用高效复合凝汽器,介绍了其凝汽技术及相对传统凝汽技术的优势;并结合国内外最新研究成果和具体案例做了应用研究和可行性分析。最终结果表明:将高效复合凝汽器引入电站冷凝系统是技术可行,并能立即带来显著节能节水优势和节省经济开支的。

单根C型管外过冷沸腾传热特性实验及分析

为探究影响核反应堆运行安全的非能动余热排出热交换器(PRHR HX)管外过冷沸腾传热特性,搭建单根C型管装置,结合可视化技术开展实验研究。结果表明:随着成核数量的增加及汽泡尺寸的增大,水平及竖直观测点对应水温分别由95.1和84.7℃上升至饱和温度,传热系数分别在7930.9~14545.9 W·m^(-2)·℃^(-1);及2876.9~8742.2 W·m^(-2)·℃^(-1);持续增大,过冷度分别由4.9及15.3℃减小至接近0℃,壁温及过热度的变化均在2.0℃内。热流密度实验值与q~Δθ^(n)_(sat);模型和叠加模型对应经验公式预测值偏差较大,基于削弱系数模型分别对水平及竖直段拟合了过冷沸腾经验公式,平均偏差为1.9%和6.4%。此外,对水平段拟合了饱和沸腾经验公式,偏差在±5%以内。

ASME规范案例2605-1在承压设备高温疲劳寿命设计方面的应用

石化行业的装置正朝着大型化、高参数化方向发展,越来越多的2.25Cr-1Mo-V钢制承压设备服役在高温疲劳环境下。ASME规范案例2605-1的出版及时地满足了石化行业对该种钢材高温疲劳寿命设计方法的迫切需求。对ASME规范案例2605-1进行一些简单的介绍。

安全卸压管安全端异种金属焊接残余应力影响因素的研究

焊接残余应力是造成接管安全端异种金属焊缝发生应力腐蚀开裂的重要因素。利用有限元方法,主要研究了安全端长度、焊接约束条件和同种金属焊接对异种金属焊接残余应力的影响。结果表明,安全端较短(w/t=0.5)时,安全端侧采用固定约束有利于减小异种金属焊缝内表面的轴向残余拉应力,经同种金属焊接后,异种金属焊缝内表面的轴向残余拉应力会大幅降低;安全端较长(w/t=4.0)时,异种金属焊缝内表面的轴向残余拉应力对安全端侧的约束条件不敏感,经同种金属焊接后,异种金属焊缝内表面的轴向残余拉应力会增大。

安全4.0:过程工业装置安全技术展望

人类筑城而居,物质与文化得以快速提升,但也伴之以火灾等事故。进入工业文明以后,蒸汽机的发明、电力的应用使工业系统变得日益复杂,局部的失效便可能导致系统损坏和整个生产过程中断。20世纪能源危机的出现,导致工业装置向着更高的操作参数和更大的规模发展以提高能源与生产效率,这使得工业安全事故更具有突发性、灾难性、中断性以及社会性。安全已成为人们安逸、诗意生活的首要考虑。本文回顾了人类文明发展过程中安全技术的演进,提出与工业4.0适配的安全4.0的概念。它以全寿命过程安全保障为目标,包括安全(健康)监测、网络化监控、智能安全评价系统等主要内容。同时对目前成功的工业案例和研究进展进行了分析,提出了实施安全4.0今后应重点解决的科学与技术问题。

先导式安全阀导阀推杆可靠性的概率有限元分析

为了分析核电先导式安全阀发生拒开事故下导阀推杆的可靠性,文中基于ANSYS软件,对导阀推杆开展了静力学分析并进行了网格无关性验证,获得了其应力与变形分布。考虑材料属性、几何结构及载荷的影响,采用Six Sigma Analysis模块对导阀推杆进行了概率有限元分析,获得了应力及变形的概率分布情况。结果表明:在设定参数及响应面容差条件下,导阀推杆的可靠度为100%;在材料性能中,泊松比对导阀应力与变形影响最大,结构参数中直径D与倒圆角半径R对应力影响最大,压力对应力与变形的影响较小。

分安全系数法在管道结构强度中的应用研究

为了研究管道结构强度设计中确定分安全系数问题,提出一种确定分安全系数的新计算模型。在已知极限状态方程时,如果是正态分布随机变量,可以采用一次二阶矩法计算出相关的设计点,如果随机变量中有非正态分布随机变量,则需要采用等效正态变化的一次二阶矩法计算,然后确定出参数相应的分安全系数。对于更为复杂而无法确定极限状态方程情况下,则可以首先利用蒙特卡洛有限元方法和概率统计方法计算,确定出结果响应的随机分布性质,然后再根据抗力和载荷效应极限状态方程确定分安全系数。为验证模型的有效性,文中给出了算例,其中对一个管道的分安全系数的计算结果,与前人用非线性有限元法计算的结果一致。

核压力容器接管安全端不同焊接结构的失效评定图

基于英国R6规范选择3的方法构建了核压力容器接管安全端两种异种金属焊接结构(含隔离层的四材料结构和不含隔离层的三材料结构)的失效评定图(Failure assessment diagram,FAD),并分析了裂纹位置和裂纹深度对FAD的影响。结果表明,两种结构的极限载荷基本相同,裂纹位置对极限载荷基本没有影响。随裂纹位置由管嘴向316L安全端管区域靠近及随裂纹深度的增加,失效评定曲线(Failure assessment curve,FAC)下移,结构的安全性降低。由于两种焊接结构中,相同位置、相同尺寸裂纹的FAD和极限载荷基本相同,因而其抗断裂性能和结构强度基本相同。

核反应堆压力容器接管安全端堆焊修复结构的LBB分析

核反应堆压力容器接管安全端异种金属焊接接头在服役中通常会产生高温高压水环境中的应力腐蚀裂纹扩展。目前减轻和修复这种裂纹的技术是在安全端管接头外表面堆焊一层更抗腐蚀的镍基合金(Alloy52M)材料。本文通过三维结构的有限元断裂力学分析,计算得到了堆焊修复结构的"先漏后断"(Leak-before-break,LBB)曲线和韧带失稳线,并分析了堆焊层厚度对LBB安全边际的影响。结果表明,堆焊修复后结构的LBB曲线和韧带失稳线在没有堆焊层结构的曲线上方,且随堆焊层厚度的增加,LBB曲线和韧带失稳线上移,表明堆焊修复及堆焊层厚度的增加使安全端结构的LBB安全边际增大。

填料组合板蒸发式冷却器传热性能实验研究

设计了一种新型填料组合板蒸发式冷却器,其将填料与换热板片叠加作为换热元件,通过混合冷却的方式强化传热。搭建了组合板蒸发式冷却器性能测试实验系统,研究了喷淋密度、风量、环境湿球温度及填料层数对组合板蒸发式冷却器传热性能的影响。结果表明:增加风量和喷淋水流量,可以提高蒸发式冷却器的冷却效率,并存在最佳喷淋密度;实验中当空气湿球温度上升9℃,板内工质的出口温度升高2℃,冷却效率提高了3%;相同喷淋密度或空气流速下,热流密度随填料层厚度的增加而增大。

安全阀冷热态整定压力偏差致因研究

同一安全阀的整定压力试验结果会随着校验介质的不同而产生差异,造成这一现象的原因长期困扰着安全阀行业。本文建立了一种密封面孔隙内介质吸附的多尺度模型,指出狭缝内不同介质的吸附作用不同是冷热态整定压力偏差的主要成因。针对校验介质分别为压缩空气和饱和水蒸气的情况,利用经典密度泛函理论研究计算了不同介质在密封面的吸附作用。研究发现在密封面纳米尺度的楔形狭缝内,饱和蒸汽对壁面吸附力总要高于压缩空气,造成蒸汽安全阀的整定压力小于通过压缩空气所获得的整定压力,计算结果得到了试验验证。

核压力容器接管安全端堆焊修复对失效评定曲线的影响

核压力容器接管安全端异种金属焊接接头在服役中通常会产生高温高压水环境下的应力腐蚀裂纹扩展。目前减轻和修复这种裂纹的技术为在安全端管接头外表面堆焊一层更抗腐蚀的镍基合金(Alloy52M)材料。通过ABAQUS有限元分析,构建了堆焊修复后结构的失效评定曲线,分析了堆焊层厚度、裂纹深度和裂纹位置对失效评定曲线的影响。结果表明:随着堆焊层厚度的增加、裂纹深度的减小及裂纹位置向接管嘴的移动,失效评定曲线上移,结构的安全性增加。当对堆焊修复接头区的裂纹进行评定时,需要建立与堆焊修复后安全端结构尺寸、裂纹尺寸、裂纹位置和材料性能相关的准确的失效评定曲线。

无冷却喷涂工艺对其制备的热障涂层的裂纹系统和寿命的影响

无冷却喷涂形成的热障涂层裂纹体系,可提高陶瓷顶层应变容限.但目前缺乏对裂纹体系的系统研究,特别是横向分叉裂纹.因此,文中研究送粉率和基体预热温度对陶瓷顶层裂纹系统的定量影响,并比较不同裂纹系统的热循环寿命.结果表明,增加送粉率,垂直裂纹密度和横向分叉裂纹长度均呈现先大后小的趋势.预热温度的提高可增加涂层中垂直裂纹数量,但横向分叉裂纹长度呈现先增后降的趋势.热循环试验表明,维持一定垂直裂纹的同时,降低横向分叉裂纹可提高涂层热循环寿命.

先导式主蒸汽安全阀动作性能瞬态模拟及分析

针对核电先导式主蒸汽安全阀设计目前存在依靠经验、研制周期长、成本高等问题,采用动网格技术并结合阀瓣动力学方程,建立了适用于先导式主蒸汽安全阀的瞬态仿真模型及方法,实现了阀门动作的精准模拟。在此基础上分析了阀门启闭过程中瞬态流场的变化,讨论了活塞摩擦力及先导阀Kv值对于开启时间的影响。研究表明:数值模拟和试验结果的偏差小于10%。在导阀入口压力为6.17 MPa时能顺利实现主阀的回座。阀杆上方及活塞腔内产生的大量漩涡是阀门振动及噪声的主要来源。开启时间随着摩擦力的增大而增大,随着导阀Kv值的增大而减小。本文为先导式主蒸汽安全阀的优化设计提供了重要的计算方法,可大幅降低阀门研制的周期和成本。

蒸发式空冷器热质传递实验及计算模拟研究

为分析空冷器传热传质性能,搭建工业用8排圆管管束中型蒸发冷却实验台对其进行实验和模拟研究。分别利用Poppe和Merkel类似假设建立控制方程对空冷器热质传递性能进行模拟。为保证模拟精度,依据实验数据拟合了蒸发空冷器传热传质经验公式。采用分段计算法在Matlab平台编写模拟计算求解程序。Poppe法和Merkel法模拟计算所得管内工质出口温度、空气出口焓值和喷淋水温与实验对比一致性较好,均可用于空冷器不同工况下换热性能预测。管束30分段已满足计算精度要求,模拟所得各参数分布可为空冷器进一步分析提供依据。相比Merkel法,Poppe法计算所得的空气出口焓值及喷淋水温误差更小,但需要更长的计算时间。