用于PB-HTGR燃料球运动规律研究的钴-60螺旋CT系统研发

在球床式高温气冷堆(PB-HTGR)中,球形燃料元件在堆芯中的流动特性是堆芯物理设计和几何设计的基础,球流运动规律的研究在发展球床式高温气冷堆技术中具有基础性的作用。目前还没有一种有效的手段检测燃料球在堆芯中的运动轨迹,有关球流运动规律的理论和实验研究尚不够完善。为了对燃料球在堆芯中的运动规律进行三维实验研究,清华大学核研院按实际堆芯结构等比例缩小设计了实验模型,通过检测目标球在模型中的运动轨迹,可以对不同工况下燃料球的运动规律进行模拟研究。为了满足目标球的检测要求,我们设计了钴-60多层螺旋CT检测方案,可以进行目标球的识别和轨迹追踪,验证实验结果表明该方案可以满足实验系统对目标球检测的要求。      

华庆地区长63段低渗储层特征及优质储层主控因素

综合运用岩心观察、薄片鉴定、物性分析、压汞分析及试油分析等技术方法,对华庆地区长6₃段低渗储层特征进行了系统研究,分析了低渗储层的成因,并探讨了优质储层的主控因素。结果表明,华庆地区长6₃段储层的厚层块状砂岩主要由具有液化流性质的砂质碎屑流沉积形成的相对较厚块状砂岩纵向叠置组成。岩石类型主要为长石砂岩,其次为岩屑长石砂岩;储层具有低孔特低孔-特低渗透超低渗透特征;储集空间主要包括粒间原生孔隙、次生溶蚀孔隙及晶间微孔隙,为小孔微细喉型孔隙结构。杂基含量高、成分成熟度和结构成熟度差是华庆地区长6₃低渗储层形成的主控因素,压实作用对其形成起到强化作用。沉积鼎盛时期水动力强的主力沉积期次,形成泥质含量较低的砂岩是优质储层形成的主控因素,而较大的储层厚度是优质储层形成的必要条件。     

航海雷达溢油监测的同频干扰降噪处理方法研究

首先提出了在平面坐标下进行航海雷达同频干扰噪声处理;再采用卷积运算方法和Otsu算法分割航海雷达原始数据中的同频干扰噪声信号;最后应用横向均值运算方法处理同频干扰噪声。这种处理方法在对同频干扰进行降噪处理的同时,保留了含有溢油信息的海浪杂波信号,为航海雷达溢油监测技术的研究提供了更为准确的基础数据。     

空心圆柱扭转仪定向剪切试验离散元模拟

为分析砂土在复杂应力条件下的剪切力学特性,采用商业离散元软件PFC3D对单粒组中密砂的空心扭剪试验进行了仿真模拟,分析了数值试样的应力-应变关系,研究了不同剪切方向下离散介质的强度、体积应变特性以及中主应力比对它们的影响,再现了力链在加载过程中的演化,并对剪切带的倾角做了深入分析。同时,从细观上看,以颗粒接触数和纯转动率变量为中心,观察了试样内部颗粒的运动状态,对比了不同剪切方向下剪切带内外颗粒接触数与纯转动位移的变化。最后,将数值试验结果与已有的室内试验结果进行了对比。此研究实现了复杂应力条件下空心扭剪试样的三维离散元模拟,加深了对空心扭剪试验过程和结果的理解和解释。     

基于断裂力学的特厚煤层综放开采顶板破断规律研究

针对特厚煤层综放开采过程中矿压显现剧烈支架工作阻力难以确定的问题,结合特厚煤层工作面顶板岩层破断形成的悬臂梁-砌体梁力学结构模型。工作面来压阶段支架工作阻力不足时,引起砌体梁结构下沉使悬臂梁结构回转变形破断,造成上覆砌体梁结构滑落失稳压架使工作面矿压显现剧烈的特点,建立了含中心斜裂纹的悬臂梁结构破断的力学模型,应用断裂力学理论,分析了悬臂梁破断失稳的影响因素,推导了支架荷载的表达式。结果表明：裂纹倾角和长度是悬臂梁破断失稳的主要影响因素;支架荷载除与悬臂梁自身因素有关外,还与砌体梁垮落步距等因素相关。结合塔山煤矿8102综采工作面地质条件,计算了支架荷载的理论值,验证了理论分析的合理性。理论研究成果对于分析特厚煤层开采时的支架荷载的大小,合理选择支架减少顶板事故具有一定的工程实际意义。     

等效水力隙宽和水力梯度对岩体裂隙网络非线性渗流特性的影响

等效水力隙宽和水力梯度是影响岩体裂隙网络渗流特性的重要因素。制作裂隙网络试验模型,建立高精度渗流试验系统;求解纳维-斯托克斯方程,模拟流体在裂隙网络内的流动状态,研究等效水力隙宽和水力梯度对非线性渗流特性的影响。结果表明,当水力梯度较小时,等效渗透系数保持恒定的常数,流体流动属于达西流动区域,流量与压力具有线性关系,可采用立方定律计算流体流动;当水力梯度较大时,等效渗透系数随着水力梯度的增加而急剧减少,流体流动进入强惯性效应流动区域,流量与压力具有强烈的非线性关系,可采用Forchheimer方程计算流体流动。随着等效水力隙宽的增加,区别线性和非线性流动区域的临界水力梯度呈幂函数关系递减。当水力梯度小于临界水力梯度时,控制方程可选立方定律;当水力梯度大于临界水力梯度时,控制方程可选Forchheimer方程,其参数A和B可根据经验公式计算得到。其研究结果可为临界水力梯度的确定及流体流动控制方程的选取提供借鉴意义。     

基于SEEW-SVM的结构损伤在线识别

在增量式特征向量加权支持向量机(WEVLS-SVM)结构损伤在线识别方法的基础上,提出了自适应特征向量指数加权向量机(SEEW-SVM)识别方法,该方法通过增加样本与修剪算法更新样本,并根据样本贡献量的大小对特征向量自适应进行指数加权。以剪切型结构为例进行了数值模拟分析,结果表明SEEW-SVM方法与WEVLS-SVM方法相比,不仅提高了识别精度,而且大大提高了识别效率,更适用于对结构的时变参数进行在线识别。     

大应变条件海水浸蚀下人工胶结土动力特性研究

随着海洋经济的发展,越来越多的近海设施出现,却对结构基础的耐久性提出了严峻的要求。本文将研究人工胶结土在海洋环境下长期动力特性的演化。本研究将利用动三轴试验获得不同浸蚀时间对人工胶结土的动剪切模量和阻尼比的影响。研究结果显示在海洋环境下,人工胶结土的水化反应受到严重的影响,动剪切模量比正常水环境下明显减小,而阻尼比比正常水环境下明显增大;试验还发现盐的结晶效应非常明显,尤其在干湿交替环境下,可能会对胶结作用形成破坏;在对饱和水泥土的动三轴试验发现随着浸蚀时间的增长,水泥土的抵抗液化的能力增强。结论显示水泥土改良软弱地基的能力强,也为工程设计提供参考。     

天山南坡暖季暴雨过程的水汽来源及输送特征

利用1981—2020年5—9月天山南坡16个气象站逐日降水资料和NCEP/NCAR GDAS再分析资料,分析天山南坡暖季暴雨过程的环流形势,并采用HYSPLIT模式,模拟追踪水汽源地及输送特征。结果表明:天山南坡暖季暴雨主要发生在南亚高压双体型、500 hPa以上西南急流(气流)、700 hPa切变辐合以及天山地形辐合抬升的重叠区域。水汽主要源自中亚、大西洋及其沿岸、地中海和黑海及其附近,经TKAP(塔吉克斯坦、吉尔吉斯坦、阿富汗东北部、巴基斯坦北部和印度西北部)、南疆、北疆关键区,分别从偏西、偏南、偏北通道输入暴雨区,700 hPa以上偏西通道、以下偏北通道占主导地位,且贡献最大的是南疆关键区。源自中亚的水汽主要输送至暴雨区700 hPa及以下,对暴雨的贡献较大,且沿途损失较大;源自大西洋及其沿岸、地中海和黑海及其附近的水汽主要输送至暴雨区700 hPa以上,对暴雨的贡献较小。另外,中低层还存在源自北疆、南疆、北美洲东部、蒙古的水汽。基于上述特征,建立了天山南坡暖季暴雨过程水汽三维精细化结构模型。     

基于遥感技术的吉林省生态资产定量评估与动态监测

利用TM/ETM+卫星影像,在对生态参数测量的基础上,依据生态资产估算方法,对吉林省2000年和2008年的生态资产进行定量测量,得到生态资产空间分布图,并进行了动态变化分析。结果表明:2000～2008年,吉林省生态资产总价值由4 385.61亿元增加到6 751.31亿元,单位面积价值增加了24.17万元/(km2.a)。在不同生态系统类型中,有林地生态资产总价值的变化最大,8 a间增加了1 193.60亿元;而未利用地生态价值增加得最少,只有15.75亿元。从生态资产总价值的空间分布上来看,2000年和2008年的吉林省生态资产总价值分布都呈现由东向西逐渐降低的趋势。