安全壳微小通道内气溶胶沉积模型综述
安全壳内气溶胶沉积试验的浓度测点设计

积 的主要机 理包括 重力沉 降 、布朗扩 散 、热泳 和
扩 散泳 l 。 目前 国际上开展 了大量试 验 ,研 究严 重事 故
度 ,将 气 溶 胶 颗 粒 视 为 实 心 球 体 ,计 算 公
式为_ 1 ] :
条 件下核 电厂安全 壳 内的气溶胶 行 为 ,包 括法 国
的P H E B U S [ 、德 国 的 V A N A Ml 7 一 、T h A I 以及 芬 兰的 A H ME D l 8 】 试验 等 ,在 试 验 结果 基础 上 ,建
溶 胶 的 沉 积 速 度 时 ,表 达 式 可 简 化 为 如 下
形式 [ ” ] :
C f 0 :e 一 3 / . f ( 2 )
院设 计 并 建 造 了气 溶 气 溶 胶浓 度测 点 位 置 对扩 散 泳
气溶胶 扩散泳沉 积 率常 数 的 W/ M 理 论计 算 公式如下 所示 ] :
=
1・ Ml+ 2・ ME M2 P ・V
. .
f 4 )
其中, 为摩 尔质 量 ; 为摩 尔 份额 ;下 标
1 代 表氮气 :下标 2代表 水 蒸气 : m, 为 蒸 汽冷 凝 率 ,g / s ;R为气体 常 数 ,8 . 3 1 4 J /( K・ o t o 1 ) ;T 为气体 温度 ,K;P 为容 器 压 力 ,P a ; 为 容 器
( 中 国原子 能科 学研 究院 ,北京 1 0 2 4 1 3 )
摘要 :严 重事故下,气溶胶是放射性物质的重要载体 。在 气溶胶沉积机理试验 平 台上 开
展 的气溶胶重力沉降、扩散 泳等试验 .重点关 注气溶胶 浓度 的测量 .因此 需确 定浓度 测
点的 位 置 。本 试验 设 计 了容 器 中心 和 壁 面 附近 两个 测 点 ,将 两个 测 点 的 试 验 结果 分 别 与
华东地区MODIS与OMI气溶胶光学厚度数据融合-李龙

10 期
李 龙 等:泛克里金法的华东地区 MODIS 与 OMI 气溶胶光学厚度数据融合
1225
网格化的过程中考虑了描述对象的空间相关性质, 使融合结果更科学、更接近于实际情况;(2)能给出 融合的误差(克里金方差),使融合结果的可靠性一 目了然[18-21]。
然而,当前运用克里金法进行 AOD 数据融合 的研究较少。传统克里金法的计算复杂性达到 O(N3) ,不适用于数据量大的情况。作为传统克里 金方法的改进版本,UK 不仅简单易行,还解决了计 算复杂的问题;此外,应用 UK 方法进行数据融合, 在产生融合结果的同时,可给出更精确的不确定性 数据。Chatterjee[11]等人曾利用 UK 方法,对美国大 陆地区的中分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS/Terra)与多 角度成像光谱仪(Multi-angle Imaging SpectroRadiometer,MISR/Terra)反演的 AOD 数据,进行了融合 研究,证实了 UK 方法应用于该领域的可行性与优 越性。然而,除了 MODIS AOD 与 MISR AOD 等卫 星 产 品 外 ,臭 氧 监 测 仪(Ozone Monitoring Instrument,OMI/Aura)反演的 AOD 也是一种类似的数据 源。但是,目前为止采用 OMI AOD 开展相关领域 的研究极少。因此,本文结合二次多项式波段插值 与线性回归分析方法,采用 UK 技术对 MODIS/Aqua 和 OMI/Aura 提供的每日 AOD 产品、气溶胶自动观 测网(Aerosol Robotic Network,AERONET)的站点 AOD 数据开展融合研究。
1 引言
近年平流层气溶胶模式研究综述

降低 了大 约 1 ~2 。另外 , 流层 气 溶胶 的分 布 平
还可 以用来 研究 各 种平 流 层 大气 环 流 的变 化情 况 , 例如 B e r b o rwe— Do sn环 流 的 季 节 变 化l_ 及 与 2 以 l QB 相关 的经 向环流 的变化 情况 _ 。 O 2等 。 近 年来 的观测 和 模拟 研 究 表 明 , 流 层气 溶 胶 平 的主要来 源有 3个 : 在大 的火 山喷发 之后 , 山喷发 火 物 质成 为平 流层气 溶 胶 的最 主 要来 源 卜 ; 没 有 在 火 山喷 发 的背 景 时期 , 过 赤 道地 区上 升 气 流从 对 通
条件 , 促进 了液 态 硫 酸 气 溶 胶 表 面 C O 等 的 活 化 , I
胶 的组成 成分 复杂 , 们 从很 早 便 开 始 对 其进 行 研 人 究; 而平 流层气 溶胶 的成分 主要 是硫 酸盐[ , 1 人们 对 ]
它 的关注 开始 于 2 O世纪 6 0年代 l。。长期 以来 , _] 2 。 对 气溶 胶 的研究 主要 集 中在 对对 流层 气溶胶 的观 测和 分 析 , 是众 多事 实表 明 , 流层气 溶胶 对全球 气候 但 平 变 化有着 重要 影 响 。平 流层气 溶胶 在全 球大气 的辐 射 与化 学平 衡 中起 着重 要作 用 。平 流层 气溶 胶可 以
散 射太 阳辐 射 , 而 对 气 候 具 有 冷 却 效 应 _ ] 从 4 。虽
然 在 背景 时期 , 流 层 气溶 胶 对 气 候 的影 响不 是 特 平 别 显著 。但 是 , 大 的火 山喷发之 后 , 光学 厚度 可 在 其 达到 0 1 从 而足 以对 全球 气 候 产 生 可 观测 到 的影 ., 响 。在大 的火 山喷发 之后 2 ~3年 内 , 由于平 流层 气
核电厂安全壳内气溶胶热泳沉积特性研究

核电厂安全壳内气溶胶热泳沉积特性研究张天琦;于明锐;宋明强;封祎【摘要】核电厂事故下,裂变产物气溶胶沉积在热构件表面降低安全壳气空间内放射性.其中,由于构筑物、部件壁面温度梯度的存在,热泳沉积对气溶胶颗粒沉积的贡献不可忽略.本文采用符合安全壳气溶胶特性的公式计算了其在安全壳壁面的热泳沉积.结果表明热泳沉积效果随气溶胶粒径的增加而减弱;安全壳内壳表面温度梯度的提高,可以加强气溶胶的热泳沉积,从而提升安全壳内气溶胶的去除效果,降低安全壳内放射性水平.【期刊名称】《核安全》【年(卷),期】2018(017)003【总页数】4页(P36-39)【关键词】气溶胶;热泳沉积;裂变产物;严重事故【作者】张天琦;于明锐;宋明强;封祎【作者单位】中国核电工程有限公司,北京 100840;中国核电工程有限公司,北京100840;环境保护部核与辐射安全中心,北京 100082;环境保护部核与辐射安全中心,北京 100082【正文语种】中文【中图分类】TL364.4核电厂发生严重事故时,大量的裂变产物会释放到安全壳大气中,这些裂变产物具有一定的物理和化学特性,除稀有气体和一些游离态的碘和钌外,大部分裂变产物以气溶胶的形式存在[1-3]。
安全壳内的气溶胶颗粒本身具有一定的自然去除特性,气溶胶的自然去除可以减轻安全壳内的大气污染,同时可以减少放射性物质向环境中的释放量。
安全壳大气中气溶胶颗粒的自然去除过程是沉积过程,其中最有效的是重力沉降、扩散沉积、热泳沉积和扩散泳沉积[4-7]。
其中,热泳现象的产生是因为热构件表面和周围气体之间存在温差,气溶胶会沿着温度梯度的相反方向移动,并最终沉积在热构件表面上。
热泳沉积的现象如图1所示。
图1 热泳沉积Fig.1 Thermophoresis deposition对于非能动反应堆,在严重事故期间,安全壳热量排出系统投入使用,安全壳壁面存在很大的温度梯度,因此颗粒的热泳沉积不能忽略[8,9]。
考虑聚并及热泳的微米级气溶胶粒子沉积数值模拟研究
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考虑聚并及热泳的微米级气溶胶粒子沉积数值模拟研究李钰;顾卫国;王德忠【摘要】本文基于C++编写的程序对0.5~10 μm气溶胶粒子沉积进行了数值模拟,研究了聚并和热泳对沉积的影响及其耦合作用.结果表明,气溶胶粒子数量浓度小于1012 m-3时,聚并可忽略;气溶胶粒子数量浓度为1014m-3时,聚并不可忽略.考虑聚并后,气溶胶粒子的沉积速度显著增加,如在温度梯度为3 000 K/m时,10μm 气溶胶粒子的沉积速度较不考虑聚并时增大了37.2%.不考虑聚并、温度梯度为3 000 K/m时,由于热泳作用,0.5μtm气溶胶粒子沉积速度增大到无温度梯度的5.96倍,考虑聚并后,减小为4.41倍(数量浓度为1014 m-3).聚并和热泳会相互影响,但总体上聚并和热泳均会增强气溶胶粒子的沉积,从而加快气溶胶粒子的损失.【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2019(053)001【总页数】7页(P180-186)【关键词】气溶胶粒子;聚并;热泳;沉积;浓度;损失【作者】李钰;顾卫国;王德忠【作者单位】上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240;上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240;上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TM623.8核电厂一回路冷却剂管道发生泄漏时,泄漏的冷却剂中有50%以上会以亚μm、μm气溶胶粒子(简称为粒子)形式存在[1]。
为了及时发现泄漏并评估泄漏率,需对粒子在特定环境下的输运及损失机理进行研究。
高温高压冷却剂泄漏后闪蒸会导致泄漏位置附近温度高于周围的管道及隔间壁面,使得粒子由于热泳往冷壁面沉积。
热泳[2]是指粒子在存在温度梯度的流场中时,由于受到冷热区气体分子以不同动量运动的碰撞,而引起的向冷壁面沉积的现象。
同时,由于粒子数量浓度(简称为浓度)较高,粒子间的相对运动及碰撞会导致其相互黏附形成较大的粒子,该过程称为聚并。
微小通道内流动及气溶胶沉积特性实验研究

ZN J3/F;325L,(K7;82SH:\(K ?/&/" [,\ MH3UH
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原子能科学技术 ,-%./012345670/3203829:30;2%&%56
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微小通道内流动及气溶胶沉积特性实验研究
胡培政王善普佟立丽" 曹学武
上海交通大学 机械与动力工程学院上海!)**)>*
摘要事故后气溶胶通过安全壳微小通道穿透会发 生 滞 留 现 象在 不 同 载 气 流 动 状 态 下主 导 沉 积 机 制 不同会影响气溶胶的穿透率因此需要研究微小通道内气溶胶的载气流动特性及气 溶 胶 沉 积 特 性 本 文建立了微小通道气溶胶穿透与滞留实验装置开展了雷诺数为>*+A**的载气流动与气溶 胶 沉 积 实 验研究在雷诺数约为"**时微 小 通 道 内 会 发 生 层 流 转 捩 层 流 流 动 下在 大 突 缩 比 的 矩 形 微 通 道 中随着雷诺数的增大入口碰撞效应减弱穿透率 增 大小 突 缩 比 薄 壁 毛 细 管 微 通 道 入 口 效 应 弱随 着 雷诺数的增大气溶胶几乎完全穿透在雷诺数为=**+A**的湍流流动下气溶胶沉积主 要 处 于 涡 流 扩 散@碰 撞 区 及 惯 性 主 导 区 受 到 湍 流 涡 的 影 响 气 溶 胶 穿 透 率 随 雷 诺 数 的 增 大 而 减 小 关 键 词 微 小 通 道 穿 透 率 流 动 转 捩 入 口 效 应 湍 流 沉 积 中图分类号:?+A>!!! 文献标志码,!!!文章编号#***@AB+#)*)+##@)*B>@*" !"##*'"!+=6FG')*)+'6%HI/82'*+>B
中国区域MODIS三个版本气溶胶产品的对比研究

中国区域MODIS三个版本气溶胶产品的对比研究魏轶男;吴时超;徐飞飞;汪左;陶圣荣;麻金继【期刊名称】《大气与环境光学学报》【年(卷),期】2016(0)3【摘要】准确获取气溶胶光学厚度对于气候变化研究和大气环境监测具有重要意义,卫星反演气溶胶光学厚度的产品较多,开展不同气溶胶光学厚度产品间的对比研究,可为用户选择适合的气溶胶光学厚度产品提供重要依据.应用地基气溶胶观测网AERONET提供的气溶胶光学厚度数据,分析了MODIS气溶胶产品对中国区域四种典型下垫面的适用性.通过对比发现:在中国区域,城郊、森林、湖泊下垫面气溶胶光学厚度反演算法中第六版本最优,城市下垫面气溶胶光学厚度反演算法中第五版本最好.研究结论可为中国区域的MODIS气溶胶产品选择提供参考.【总页数】9页(P217-225)【关键词】MODIS;AERONET;气溶胶光学厚度;下垫面【作者】魏轶男;吴时超;徐飞飞;汪左;陶圣荣;麻金继【作者单位】安徽师范大学国土资源与旅游学院;资源环境与地理信息工程安徽省工程技术研究中心;安徽师范大学物理与电子信息学院【正文语种】中文【中图分类】TP79【相关文献】1.沈阳地区MODIS与MERSI气溶胶产品对比研究 [J], 张婕;刘昊野;辛金元;张文煜;肖国杰;冯鑫媛;王莉莉2.MODIS气溶胶C004、C005产品的对比分析及其在中国北方地区的适用性评价[J], 周春艳;柳钦火;唐勇;王凯;孙林;何颖霞3.中国区域MODIS陆上气溶胶光学厚度产品检验 [J], 李晓静;张鹏;张兴赢;孙凌;齐瑾;张艳4.中国3个典型城市气溶胶光学厚度地基观测及其MODIS气溶胶产品精度分析[J], 王晓元;辛金元;王莉莉;王跃思5.FY-3A/MERSI、MODIS C5.1和C6气溶胶光学厚度产品在中国区域与地面观测站点的对比分析 [J], 唐维尧;鲍艳松;张兴赢;刘辉;朱柳桦因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
毛细管内气溶胶沉积特性的实验研究与分析

这种 滞 留 作 用 甚 至 会 堵 塞 通 道!从 而 阻 止 了 放 射性的进一 步 滞 留 特 性!可 为 放 射 性 后 果 分 析 的 优 化 提 供重要技术基础%
作为微小通 道 的 典 型 代 表!核 安 全 研 究 人 员针对毛细管开展了若干实验研究%(8486828. 等 研 )"* 究了钠冷快堆事故时钠燃烧产生的 气 溶 胶通 过 毛 细 管 的 泄 漏!实 验 中 毛 细 管 两 侧 压 差
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低雷诺数下气溶胶粒子在裂缝中的损失研究

低雷诺数下气溶胶粒子在裂缝中的损失研究
贺金鹏;顾卫国;刘海洋;王德忠
【期刊名称】《核科学与工程》
【年(卷),期】2022(42)1
【摘要】核电厂在运行中为了保证反应堆运行安全,需要对由泄漏冷却剂转化的气溶胶粒子进行连续监测。
气溶胶粒子在裂缝中输运沉积。
本文对气溶胶粒子进行数值模拟分析,得到长直裂缝中低雷诺数下气溶胶粒子的输运沉积情况。
研究发现,气溶胶粒子在裂缝中输运受到空气流速,气溶胶粒径,裂缝尺寸等因素的影响。
在低雷诺数下,随着裂缝长度增加,能够穿透高度为0.5 mm的裂缝的气溶胶粒子的最大粒径不断减小。
当粒径大于600 nm时,气溶胶粒子受重力作用更明显,气溶胶粒子的穿透率随粒径增大而减小。
在粒径为600 nm时达到最大,穿透率接近100%。
当粒径小于600 nm时,气溶胶粒子的穿透率随粒径减小而减小。
综合考虑粒子和直裂缝的尺寸大小,得出长直裂缝中能达到最大穿透率的气溶胶粒子窄度为0.15%。
【总页数】5页(P180-184)
【作者】贺金鹏;顾卫国;刘海洋;王德忠
【作者单位】上海交通大学机械与动力工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TL48
【相关文献】
1.高Knudsen数及低Péclet数下气溶胶粒子的耦合碰并
2.低雷诺数涡轮叶栅损失的实验与数值模拟研究
3.采用粒子图像测速技术对低雷诺数下双层CBY桨搅拌槽内流场的研究
4.青岛夏季不同天气下气溶胶中无机氮磷的浓度及沉降研究
5.稳态条件下气溶胶粒子在口腔模型中的沉淀率
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微通道内低黏聚合物流体的停留时间分布研究

Hangzhou 310027, Zhejiang, China)
Abstract: Residence time distribution (RTD) in the spiral microchannel (MC) was determined by the impulse
increased by increasing flow rate, RTD would also become narrower as Re grew if the MC s diameter was large.
However, if the MCs diameter was small and length was short, RTD would be widened as Re increased; on condition
文章编号: 0438-1157 (2021) 08-4030-09
文献标志码: A
Research on residence time distribution of the low-viscous polymer fluid in
microchannel
ZHAO Jing, LI Bogeng, BU Zhiyang, FAN Hong
CIESC Journal , 2021, 72(8): 4030-4038
化工学报 2021 年 第 72 卷 第 8 期 |
DOI:10.11949/0438-1157.20201758
人体上呼吸道内气溶胶沉积的实验研究
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Absr c : I i mp ra t t x mi e a r s l d p s t n i u n u p rr s iao y ta tf r u d r t n i g t e t a t t s i o t n o e a n e o o e o i o n h ma p e e p r t r r c o n e sa d n h i i a t o o i a r s l o u n h at a d t e a y e f c f me i i e a r s 1 A r p i a o u n u p r mp c f t x c e o o n h ma e l h n h r p fe t o d c n e o o . e l f h ma p e c
a r s l d p sto n u p rr s ia o r c s s t p a d t e e p rme t o e o o e o iin w sp ro me e o o e o i n i p e e p r t r ta twa e n h x e i n r a r s ld p st a e f r d. i y u f o Th e o ii n efc e c e fd fe e ta r s l t e o o i me e f =0 3,6 5 Im tb e t i g i t n iy o e d p st f i n i s o i r n e o o h a r s ld a t ro o i f wi d . . x a r a h n n e st f
关 键 词 : 呼 吸道 ; 溶 胶 沉 积 ; 验 研 究 ;激 光 快 速 成 型 ; 性 碰 撞 上 气 实 惯 中图分类号 R 1 38 文献标识码 A 文 章 编 号 0 5 —0 1 2 1 )60 0 .5 2 882 (0 1 0 — 40 9
安全壳内气溶胶沉积试验的浓度测点设计

安全壳内气溶胶沉积试验的浓度测点设计肖增光;孙雪霆;陈林林;史晓磊;魏严凇【摘要】严重事故下,气溶胶是放射性物质的重要载体.在气溶胶沉积机理试验平台上开展的气溶胶重力沉降、扩散泳等试验,重点关注气溶胶浓度的测量,因此需确定浓度测点的位置.本试验设计了容器中心和壁面附近两个测点,将两个测点的试验结果分别与理论计算结果对比,发现中心测点的试验数据与理论计算值符合较好,且离散度较小,单独中心测点测量.【期刊名称】《核安全》【年(卷),期】2017(016)001【总页数】5页(P82-85,94)【关键词】气溶胶;扩散泳;测点位置【作者】肖增光;孙雪霆;陈林林;史晓磊;魏严凇【作者单位】中国原子能科学研究院, 北京 102413;中国原子能科学研究院, 北京102413;中国原子能科学研究院, 北京 102413;中国原子能科学研究院, 北京102413;中国原子能科学研究院, 北京 102413【正文语种】中文【中图分类】TL72气溶胶是悬浮在气体中的固态或液态颗粒,核电厂发生严重事故时,部分放射性裂变产物以气溶胶的形式释放[1]。
裂变产物释放后,将在主系统和安全壳内迁移[2]。
许多试验对气溶胶行为进行了研究[3],认为裂变产物最初以气体形态释放,裂变产物释放后,非惰性气体将快速转变为气溶胶[4]。
在自然情况下,气溶胶在安全壳内沉积的主要机理包括重力沉降、布朗扩散、热泳和扩散泳[5]。
目前国际上开展了大量试验,研究严重事故条件下核电厂安全壳内的气溶胶行为,包括法国的PHEBUS[6]、德国的VANAM[7]、ThAI以及芬兰的AHMED[8]试验等,在试验结果基础上,建立了气溶胶在安全壳内的行为模型,并已植入部分反应堆安全分析程序中[10]。
国内利用反应堆安全分析程序Astec以及Melcor,分别对安全壳内气溶胶行为进行了研究。
在理论分析的基础上,通过参考国际同类试验设施的设计和试验经验,中国原子能科学研究院设计并建造了气溶胶沉积机理试验平台FADE [1]。
低流速排放下气溶胶水洗模型
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堆中$为评估气溶胶水洗效果,本文建立了蒸汽冷凝、惯性碰撞、重力沉降、离心沉积和布朗扩散等典型 气溶胶去除机制模型,同时考虑了可溶性气溶胶颗粒增大现象,采用FORTRAN语言实现了气溶胶水
洗效果分析程序$通过构建LACE-Espana实验装置分析模型,模拟了 3种典型低流速工况,并开展了
气溶胶粒径、蒸汽份额以及淹没深度等关键因素的影响分析$结果表明:水洗净化系数(DF)计算值与 实验结果的符合程度合理,模型有效性得到初步验证;DF随气溶胶粒径、蒸汽份额以及淹没深度的增大
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原子能科学技术 第54 卷
气溶胶 研究课题
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气溶胶研究课题
近年来,气溶胶研究成为了一个热门课题。
气溶胶是指在大气中悬浮的微小颗粒,其尺寸范围从纳米到微米。
这些微小颗粒可由自然源或人为源产生,如火山喷发、沙尘暴、燃烧排放等。
气溶胶对大气环境和气候变化有着重要的影响,也对人类健康产生重要的影响。
气溶胶研究主要包括了气溶胶的来源、组成、结构、化学性质、物理特性等方面的探究。
目前,气溶胶的研究方法包括了实验室模拟实验、现场观测、数值模拟等多种手段。
研究成果主要应用于大气环境治理、气候变化预测、空气质量监测等方面。
虽然气溶胶研究成果已经得到了广泛应用,但是在气溶胶的来源、成分、形态等方面还存在着很多未知的问题。
因此,未来需要继续深入开展气溶胶研究,为环境保护和人类健康提供更加有效的解决方案。
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水平表面上多机理作用下气溶胶沉积特性数值分析
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水平表面上多机理作用下气溶胶沉积特性数值分析吴世先;朱辉;齐灿;亢燕铭【期刊名称】《中国环境科学》【年(卷),期】2016(036)003【摘要】采用离散随机模型模拟了水平表面上气溶胶粒子沉积的微观过程。
基于随机游走方法,求解了微粒在布朗扩散和外场迁移两种输运机制耦合作用下的运动轨迹,分析了沉积物形结构特征与微粒输运机制间的作用关系,并讨论了不同沉积机制和粒径分布下的表面沉积水平。
结果表明,低Pe数下沉积物形态呈现疏松的粉尘絮团结构,而在高Pe数下沉积物则表现出较为紧密的堆积结构。
不同沉积机制下粒子沉积形态结构的差异取决于微粒运动轨迹的随机强度;水平表面最大沉积微粒数存在一上限值,且与微粒输运机制和粒径分布均有关。
【总页数】7页(P687-693)【作者】吴世先;朱辉;齐灿;亢燕铭【作者单位】桂林航天工业学院建筑环境与能源工程系,广西桂林 541004;东华大学环境科学与工程学院,上海 510090;桂林航天工业学院建筑环境与能源工程系,广西桂林 541004;东华大学环境科学与工程学院,上海 510090【正文语种】中文【中图分类】X701.2;TQ021;TU834【相关文献】1.非能动安全壳冷却对严重事故下气溶胶沉积影响分析 [J], 孙雪霆;陈林林;魏严凇;季松涛2.压水堆严重事故下气溶胶热泳沉积规律 [J], 杨林民;周涛;陆道纲3.沉积在硅油表面上Au薄膜的电学性能及成膜机理 [J], 夏阿根;杨波;金进生;叶全林;陶向明;叶高翔4.Sn水溶胶在Co-γ-Fe_2O_3粒子表面上的沉积 [J], 张济才5.水平表面上超细气溶胶粒子的沉积 [J], 亢燕铭;荣美丽;钟珂;王明星因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
流固耦合作用下真实人体上呼吸道气溶胶扩散沉积的仿真与实验
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流固耦合作用下真实人体上呼吸道气溶胶扩散沉积的仿真与实验徐新喜;孙栋;赵秀国;李福生;刘亚军【期刊名称】《中国生物医学工程学报》【年(卷),期】2017(036)003【摘要】通过构建真实人体上呼吸道三维规范模型,运用大涡模拟数值方法和Lagrangian随机轨道模型,对考虑流固耦合作用时循环呼吸模式下上呼吸道内气溶胶的扩散沉积进行数值仿真,分析气流涡结构演化对气溶胶扩散的影响,并通过实验对气溶胶在人体上呼吸道的沉积率进行测量,验证仿真方法的正确性.结果表明:循环吸气时,0.3μm气溶胶颗粒比6.5 μm气溶胶颗粒更容易通过上呼吸道而进入更深层次的支气管;循环呼气时,部分进入上呼吸道的颗粒在呼出气流夹带下,在气道中折返、回旋、沉积,而有些则从口腔中呼出;0.3和6.5μm气溶胶颗粒在咽、喉以及气管内沉积较多,而在口腔内沉积较少;6.5μm气溶胶颗粒在上呼吸道不同部位的沉积率明显高于0.3 μm气溶胶;流固耦合作用时咽部、喉部的壁面形变可缓冲气流冲击,气溶胶颗粒在咽喉部位的沉积率有所下降;大粒径气溶胶颗粒沉积受惯性碰撞影响较大,而小粒径气溶胶颗粒沉积受湍流扩散及涡流夹带的影响较大.【总页数】8页(P308-315)【作者】徐新喜;孙栋;赵秀国;李福生;刘亚军【作者单位】军事医学科学院卫生装备研究所,国家生物防护装备工程技术研究中心,天津300161;军事交通运输研究所,天津300161;军事医学科学院卫生装备研究所,国家生物防护装备工程技术研究中心,天津300161;中国人民解放军第291医院,内蒙古包头014040;军事医学科学院卫生装备研究所,国家生物防护装备工程技术研究中心,天津300161【正文语种】中文【中图分类】R318【相关文献】1.流固耦合作用下人体上呼吸道内气流运动特性数值仿真研究 [J], 孙栋;李福生;徐新喜;赵秀国;谭树林2.人体上呼吸道内气溶胶沉积的实验研究 [J], 赵秀国;徐新喜;孙栋;刘亚军;谭树林3.流固耦合作用下真实人体上呼吸道呼吸流涡结构演化的数值仿真 [J], 徐新喜;孙栋;李福生;赵秀国;刘亚军4.虚拟仿真实验在化学教学中的作用——以西南大学化学化工虚拟仿真实验教学中心为例 [J], 彭敬东;龚成斌;马学兵;张浩5.论仿真实验对自动化专业课程的作用——以单相桥式整流电路的仿真实验为例 [J], 吴永乐因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
微通道内气溶胶滞留特性分析
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微通道内气溶胶滞留特性分析
李伊辰;朱桓君;魏梦颖
【期刊名称】《产业创新研究》
【年(卷),期】2024()4
【摘要】针对快堆内高比活度气态裂变产物吸附、捕集情况,利用CFD方法基于实际堆内缝隙特征,构建类比真实缝隙的微通道网格结构,建立二维水平微通道流动模型,考虑重力、惯性力、Saffman升力以及布朗扩散对粒子运动的影响,构建微通道粒子运动模型,对缝隙结构进行粒子滞留特性数值模拟。
结果表明:当缝隙尺寸小于亚毫米时,认为该缝隙不存在引起大量气溶胶粒子泄漏风险。
【总页数】4页(P77-80)
【作者】李伊辰;朱桓君;魏梦颖
【作者单位】中国原子能科学研究院
【正文语种】中文
【中图分类】G63
【相关文献】
1.微通道内超临界CO2压降与传热特性的数值分析
2.R134a在水平微通道内的压降特性分析
3.非极性流体在微通道内的阻力特性分析
4.微通道内固体颗粒流动特性的仿真分析
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微流体惯性过滤器的参数优化与数值模拟
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微流体惯性过滤器的参数优化与数值模拟张薇;牛风雷;王仕集【摘要】气溶胶的过滤效率和压降是衡量安全壳过滤排放系统中过滤器性能的重要指标.过滤排放系统内过滤器的过滤效率与众多因素有关,并且各因素对过滤效率和压降的影响程度不同.选取转折角、截面长度、管长和气流速度4个主要因素进行了优化研究,旨在分析各因素对过滤效率和压降的影响程度,并对微流体惯性过滤器的工艺参数进行合理的设计.运用正交试验原理,对4个因素的16组试验方案,进行了相关的数值模拟试验.基于试验结果,运用正交试验法中的极差分析法和方差分析法对4个因素进行详细的分析.结果表明,气流速度、截面长度、转折角对过滤效率的影响特别显著,均满足F>F0.01;气流速度对压降影响显著,满足F0.01>F>F0.05.该研究可为过滤排放系统中过滤器的设计提供指导和参考.【期刊名称】《自动化仪表》【年(卷),期】2019(040)003【总页数】5页(P41-45)【关键词】微流体惯性过滤器;正交试验设计;数值模拟;极差分析;方差分析;过滤效率;压降【作者】张薇;牛风雷;王仕集【作者单位】华北电力大学核科学与工程学院,北京 102206;华北电力大学核科学与工程学院,北京 102206;华北电力大学核科学与工程学院,北京 102206【正文语种】中文【中图分类】TH1220 引言为了防止反应堆严重事故后期出现放射性气溶胶外泄的问题,现役的大部分核电站已经增设了安全壳过滤排放系统[1],通过主动泄压的方式来保证安全壳的完整性。
它的主要设备是过滤放射性气溶胶的过滤器。
微流体惯性冲击式气溶胶过滤器[2]的实质是一个微流体惯性冲击器,该装置利用摄入粒子的惯性实现不同粒径的粒子与空气分离。
由于尺寸微小、原理简单,该收集方式不需要更换过滤介质,就能过滤气溶胶粒子。
同时,收集过程也不会对周围的压力环境产生影响,具有很高的应用价值[3]。
过滤效率和压降是评价过滤器性能的两个非常关键的参数,而影响这两个参数的主要因素有转折角、截面长度、管长和气流速度等[4]。
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Nuclear Science and Technology 核科学与技术, 2020, 8(3), 123-129Published Online July 2020 in Hans. /journal/nsthttps:///10.12677/nst.2020.83014Summary of Aerosol DepositionModels within Micro Channelsof ContainmentHongchun Ding, Yaru Fu, Qiliang MeiShanghai Nuclear Engineering Research & Design Institute Co. Ltd., ShanghaiReceived: Jun. 5th, 2020; accepted: Jun. 30th, 2020; published: Jul. 7th, 2020AbstractDuring a severe accident in a nuclear power plant (NPP), even if the containment does not fail or destroy seriously, the radioactive fission product aerosols will still leak into the environment through these potential micro channels within containment. At present, many countries still esti-mate the leakage rate of aerosol particles from these micro channels in the same way as ordinary gases, that is to say, aerosol particles can pass through these micro channels without any loss.However, many experiments have observed that when aerosol particles pass through these micro channels, deposition occurs through a variety of deposition mechanisms. If the deposition of aerosol particles in these micro channels is taken into account, the conservativeness of source term assess-ment of severe accidents can be reduced. In this paper, severe representative models for studying the deposition effects of aerosol particles in micro channels are introduced through a large number of literature reviews. The advantages and disadvantages of these models are compared and sum-marized, which will provide a reference for the subsequent model study of aerosol deposition within micro channels.KeywordsSource Term, Aerosol Particles, Micro Channel, Containment, Nuclear Power Plant,Severe Accident安全壳微小通道内气溶胶沉积模型综述丁宏春,付亚茹,梅其良上海核工程研究设计院有限公司,上海收稿日期:2020年6月5日;录用日期:2020年6月30日;发布日期:2020年7月7日丁宏春 等摘要核电厂发生严重事故期间,即使安全壳没有严重失效或损坏,放射性裂变产物气溶胶仍然会通过安全壳内可能存在的微小通道泄漏到外界环境中去。
目前,很多国家仍然把气溶胶粒子从这些微小通道内的泄漏速率按和普通气体一样进行计算,也就是说,没有考虑气溶胶粒子的损失。
然而,大量实验研究表明,气溶胶粒子在通过这些微小通道时,会通过多种沉积机制发生沉积。
如果考虑了气溶胶粒子在微小通道内的沉积,可显著减小严重事故源项评估时的保守性。
本文基于大量的文献调研结果,介绍了几个代表性的微小通道内气溶胶沉积模型,并对其优缺点进行了比较总结。
本文的研究成果将为后续微小通道内气溶胶沉积模型的研究提供参考。
关键词源项,气溶胶粒子,微小通道,安全壳,核电厂,严重事故Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). /licenses/by/4.0/1. 引言核电厂中安全壳的作用是在正常运行和事故工况下,包容放射性物质,从而保证周围公众和环境的安全。
然而,在核电厂发生事故期间,即使安全壳没有严重失效或破坏,放射性裂变产物气溶胶仍然会通过安全壳内可能存在的微小通道泄漏到外界环境中去。
这些安全壳内可能存在的微小通道包括安全壳的裂缝、某些老化的密封件或贯穿件、波纹管和焊缝等。
目前,许多国家在进行反应堆的安全分析以及评估核事故条件下释放到环境中的源项时,仍然把气溶胶粒子从这些微小通道的泄漏速率按和普通气体一样进行计算,完全忽略气溶胶在这些微小通道的沉积和滞留效应[1]。
然而,大量的实验研究[1]表明,气溶胶粒子在通过这些微小通道时,会在多种沉积机制的作用下,在微小通道内发生沉积,且这些沉积的气溶胶粒子还可能堵塞这些微小通道[1],从而显著减少放射性气溶胶向环境的泄漏。
如Watanabe [2]对典型沸水堆安全壳的试验研究表明,如果考虑气溶胶粒子在微小通道内的滞留和堵塞效应,事故1天后泄漏到环境中的裂变产物总量减少了约50%~70%。
至少从10CFR 100建立以来,放射性气溶胶在这些微小通道内的泄漏和滞留就成为反应堆安全分析的关注点[1]。
通过对气溶胶粒子在微通道内沉积效应的研究,可以进一步提高对释放到环境中的源项进行评估的技术水平。
本文选取了部分代表性的微通道内气溶胶沉积模型进行介绍。
本文的研究成果将为安全壳微小通道内气溶胶沉积模型的研究奠定基础。
2. 微小通道内气溶胶沉积机制介绍可能导致气溶胶粒子在微小通道内发生沉积的沉积机制很多,大体如下:1) 重力沉降气溶胶粒子为具有一定体积和质量的实体颗粒,则其在重力作用下,会在微小通道内发生沉积,这种沉积机制称为重力沉降。
实验研究[1]和模型研究[3]均表明,当流速相对较低时,重力沉降对尺寸较大丁宏春等的气溶胶粒子影响更大。
此外,重力沉降与微小通道的布置有关,如果微小通道垂直布置,则重力沉降对气溶胶粒子在微小通道内的沉积不起作用。
2) 布朗扩散气溶胶粒子会在布朗扩散的作用下,在微小通道内发生沉积,该沉积机制称为布朗扩散。
现有研究表明[3],在层流状态下,布朗扩散对尺寸较小的气溶胶粒子影响较大。
3) 扩散泳当蒸汽在微小通道壁面发生凝结时,靠近微小通道壁面处的蒸汽浓度较低,而远离微小通道壁面处蒸汽的浓度较高,该蒸汽浓度梯度的存在会引起分子扩散,进而能够导致气溶胶粒子的运动,该运动既包含存在非冷凝成分引起的流体动力流,也包含了扩散泳力驱动的流体运动[4]。
气溶胶粒子在上述运动过程中,向壁面运动,进而在壁面上发生沉积,这种沉积机制称为扩散泳。
4) 蒸汽凝结当气溶胶的载体气体中存在水蒸气时,气溶胶粒子可能在蒸汽凝结的作用下发生沉积。
蒸汽凝结的作用机制有两种[5],第一种,当蒸汽与微小通道壁面之间存在温度梯度时,蒸气就会在微小通道壁面上发生凝结。
随着蒸汽在壁面上的凝结,会加强气溶胶粒子的扩散泳去除;第二种,当蒸气与气溶胶粒子之间存在温度梯度时,蒸汽也可能在气溶胶粒子表面发生凝结,此时将增加气溶胶粒子的重力沉降速率。
5) 热泳当通道内存在温度梯度时,在其内流动的气溶胶粒子会受到一个沿温度降低方向的力,即热泳力。
热泳力的大小与温度梯度成正比。
在热泳力的作用下,气溶胶粒子由高温区域向低温区域运动的现象叫做热泳[4]。
现有模型研究结果表明[3],在层流状态下,热泳对小尺寸的气溶胶粒子有较大影响。
6) 电泳在有些情况下,气溶胶粒子可能带有电荷。
当存在电场时,会驱动气溶胶粒子沿着一个固定方向运动,气溶胶粒子在此作用下发生沉积的机制称为电泳[4]。
7) 惯性碰撞由于气溶胶粒子具有一定的体积和质量,则其在运动过程中可能会脱离流线,与微小通道壁面发生碰撞,称为惯性碰撞。
气溶胶粒子尺寸在5~10 μm之间时容易受到惯性碰撞的影响[6]。
通常而言,当气溶胶粒子进入微小通道时,会在入口处与壁面发生惯性碰撞,造成一部分气溶胶粒子的损失;此外,在通道内输运过程中,气溶胶粒子也会与内壁面发生惯性碰撞。
这两种惯性碰撞需要分开考虑,总的气溶胶粒子惯性碰撞损失是二者的综合结果。
8) 湍流扩散当流体处于湍流流动状态时,存在着一系列大小和强度不等的漩涡,这些漩涡基本以随机的方式向流体的各个方向移动。
部分气溶胶粒子会进入这些漩涡中,并随着漩涡一起运动,该现象称为湍流扩散。
9) 涡流碰撞当流体处于湍流流动状态时,如果气溶胶粒子的惯性力较小,它们通常会在通道的后端由于涡流的作用而发生聚集沉积,该沉积过程称为涡流碰撞。
涡流碰撞作用的气溶胶粒子尺寸通常在1~10 μm之间,以及那些易受扩散和热泳影响的气溶胶粒子[6]。
10) 平流夹带通道内气体的流动可能导致气溶胶粒子被夹带,由此导致的气溶胶粒子在微小通道内的沉积称为平流夹带[4]。
丁宏春 等11) 反弹沉积到通道表面的气溶胶粒子不会永远都停留在通道表面上,而是可能通过与表面的反弹而重新返回到流体中[1]。
12) 再悬浮再悬浮也是沉积到通道表面的气溶胶粒子再次回到流体中的一种方式。
可能引发气溶胶粒子再悬浮的机理有很多种[1],如沉积粒子上方的气流突然转变方向,这种机理引发的再悬浮的特点是会有一个突然大的再悬浮现象,之后伴随着长期的、短暂的、小的再悬浮现象。