多组分同位素离心分离的简化计算

本文从多组分同位素的扩散方程出发，推导了多组分同位素离心分离径向平均丰度的丰度方程。用迭代法结合流场近似解数值模拟了４组分同位素ＵＦ６和ＳＦ６的丰度分布，并估算了同位素单位摩尔质量差下的全分离系数。同时还分析了同位素间相对全分离系数与其摩尔质量差的关系及离心机流场近似解中一些参数的取值问题。     

气体离心机单纯轴向流型下的基本全分离系数

通过推导并求解双组分同位素单位摩尔质量差任意丰度的气体离心机平均径向法丰度方程,得到任意丰度下基本全分离系数的表示式。假设流场为单纯轴向流型,求解出流场解析解,该解适合任意量纲一参量A2值。算例给出了任意A2值下的单纯轴向流型流场的一些流动特性,如速度、轴向质量通量及流型效率的分布。并在此流场模型下讨论了一些参量对基本全分离系数γ0的影响,γ0随供料量F增加而减小,随气体密度和扩散系数的乘积的增加而增大,在A2为5～6时存在最大值。     

分离级联中出现峰值组分的质量与平均质量的关系

为了获得所需丰度的同位素，需要将多个分离单元联结成级联。因而必须对多元同位素混合物在级联中的分离情况进行深入研究。假定分离系数小，从多组分级联输运方程出发，利用全分离系数与不同组分质量差的关系，导出了在级联中某组分丰度出现峰值处该组分质量与平均质量的关系。并对级联中分离单元的分离情况进行了分析。得出以下结论：在级联分离多组分同位素混合物的过程中，当某一组分的丰度在级联中出现峰值，其质量等于此处平均质量（略有偏移），以上结论是在小分离系数的条件下得到的，对于大分离系数的情况也有参考价值     

激光同位素分离能力表征与状态优化

在将传统铀分离工业中普遍采用的分离功率概念应用到激光分离装置的时候,分离功率的大小与供料和产品丰度有关,这给精料和贫料丰度不同的2个激光分离装置之间的分离能力比较带来问题.在充分考虑激光分离装置分离过程的基础上,该文提出一个称为折合分离功率的概念.使用折合分离功率指标不仅改进了不同激光分离装置分离能力比较的准确性问题,而且还可以用来优化激光同位素分离装置的工作状态.     

直接蒙特卡罗法模拟高温金属原子蒸发

蒸发产生的原子束在很多科技领域获得广泛应用。特别是在原子法激光分离同位素工程中，铀原子蒸气的空间分布（如密度分布、温度分布、速度分布等）是分离器优化设计的重要依据之一。采用直接蒙特卡罗方法模拟了真空室内高温金属的蒸发动力学过程，得到了二维空间内原子蒸气流各物理量的空间分布规律，并给出了相应的物理解释。其中原子蒸气的横向平均速度分布的模拟结果与实验结果吻合很好。     

充气量和供料对脉冲级联稳态丰度分布的影响

脉冲级联是新提出的同位素分离级联的概念,了解脉冲稳态丰度分布是开发脉冲级联应用中的一个重要方面。为了明白稳态丰度分布的影响因素并加以利用,以提高脉冲级联的分离性能,利用一种结合了Q迭代法的时间推进方法求解脉冲级联的稳态丰度分布,并将分离效果用平均分离系数来整体描述。通过对矩形脉冲级联分离钨同位素的讨论,分析了充气量和供料对稳态丰度分布的影响。结果表明:级联的平均分离系数不随级联各级离心机充气量的变化而变化,但随着管道充气量与供料量之比的增加而增大;在级联中部存在一个最佳供料位置,使得平均分离系数最大。     

多元分离矩形级联最佳供料位置的确定

多元同位素分离理论是稳定同位素分离的理论基础。矩形级联具有机器种类少，连接简单等特点，适合分离种类多，小规模生产的稳定同位素。用矩形级联分离多元同位素，在外界参数不变的情况下，改变供料位置，目标同位素的产品丰度有较大差别，这就要求选择最佳供料位置使产品丰度最高。从推导二元小分离系数短矩形级联的最佳供料位置出发，分析了当分离系数增大及级联加长时供料位置的变化趋势，并通过求解非定常态多元分离级联丰度非线性方程组，得出多元分离的最佳供料位置的变化趋势及最佳供料级入口丰度和供料丰度之间的关系     

精馏与化学交换法分离硼同位素的数学模型及优化

采用精馏与化学交换法，针对三氟化硼-苯甲醚分离体系，研究了硼同位素分离生产过程的特点，建立了分离过程的稳态数学模型，并利用Matlab程序进行模型求解，同时对操作参量进行优化，得到了不同分离要求的优化参量和操作条件对化学交换过程中理论塔板数的影响以及丰度的分布，该教学模型可以指导工艺设备的改进和优化，为下一步的放大和操作过程提供了理论依据．     

二维无碰撞离子引出过程的数值模拟

利用流体理论电子平衡模型，对二维不考虑带电粒子碰撞的激光分离同位素（ＡＶＬＩＳ）离子引出过程进行了数值模拟，包括对不同收集方式进行了模拟和对比，研究了离子引出过程中的物理机理及物理量的空间分布特点，表明等离子体电位略高于阳极电位，并在离子引出过程中基本保持不变；电子温度越高等离子体电位越高，离子引出时间越短；对称收集方式的离子引出时间短且离子逃逸量也少。     

激光原子法同位素分离中三维原子分布函数的计算

在激光同位素分离中 ,激光作用区内原子的密度和速度分布对分离过程有重要影响。目前 ,理论上对这个问题的研究还都限于二维情形。该文根据激光同位素分离装置中激光作用区原子密度较低的特点 ,在忽略原子碰撞的条件下给出了一种计算三维空间内原子速度分布函数的方法。利用该方法对小尺度蒸发实验进行计算所获得的结果在定性和定量上都与实验测量符合的很好。     

贝塞尔方程量子线边界下的解析解

以量子线材料中的电子分布为模型,通过分离变量,得到在此模型下的柱坐标贝塞尔方程;在物理背景下通过坐标变换,在不改变物理意义的前提下,做等效求解,得到贝塞尔方程的解析解表达式;讨论了所得结果的适用性和方法的价值。     

电力系统电压静稳分析中的二阶指标

为了直观描述电力系统的电压稳定性 ,从静态稳定分析的需要出发 ,提出了对电压静稳指标的要求 ,建立了新的基于网损灵敏度的二阶指标。计算比较了试验函数、最小奇异值和网损灵敏度二阶指标的特性和优缺点 ,并用于电力系统事故排序。结果表明 ,上述二阶指标都能为系统实时监控和事故排序及制定控制策略提供有效的信息。基于网损灵敏度的二阶指标具有物理概念明确、计算量小、线性特性较好的优点 ,适合于在线应用。     

Influence of Some Physical Parameters on the Separation Efficiency of a Gas Centrifuge

ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＳｏｍｅＰｈｙｓｉｃａｌＰａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｔｈｅＳｅｐａｒａｔｉｏｎＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆａＧａｓＣｅｎｔｒｉｆｕｇｅＹｉｎｇＣｈｕｎｔｏｎｇ（应纯同）；ＺｈａｎｇＣｕｎｚｈｅｎ（张存镇）；ＦｕＲｕｉｆｅｎｇ（傅瑞峰）；...     

金属原子二维平面蒸发动力学过程的数值模拟

金属蒸发产生原子束技术在材料科学、超导及光学器件,特别是原子激光同位素分离中得到充分应用。为分析激光分离同位素中电子枪加热金属高温蒸发过程中原子束的密度、速度及温度分布特性,采用由Ｂｏｌｔｚｍ ｍ ａｎ 方程而来的ＢＧＫ 方程,对长槽型坩埚的二维平面蒸发动力学过程进行数值模拟。着重研究了原子蒸气束空间自由蒸发的特性以及Ｋｎｕｄｓｅｎ 数（Ｋｎ 数）变化时,蒸气原子物理参数的变化。关于空间自由蒸发的研究结果与采用Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ 方法模拟的结果符合得很好。     

多段法渗碳碳浓度分布的解析计算方法

多段法渗碳的数学模型是线性偏微分方程。线性偏微分方程的一个重要性质是可迭加性。文章以球形工件多段法渗碳为例 ,建立起多段法渗碳的数学模型并运用迭加原理和分离变量法求得了球形工件多段法渗碳定解问题的解析解 ,即碳浓度分布函数。碳浓度分布函数可以更加深刻地描述多段法渗碳的物理本质。     

电子枪加热坩埚含有固-液界面熔池的传热研究

电子枪加热坩埚熔池高温蒸发是原子蒸气激光同位素分离（ＡＶＬＩＳ）铀循环系统的一个重要环节。为研究电子枪功率与束宽对熔池的流场、温度场分布的影响,从动量及能量方程出发,研究了电子枪加热坩埚内含有固—液界面熔池的传热特性,熔池中流场及温度场变化,固—液界面形状,表面环流,以及传热特性与金属原子蒸发量的关系。并得出电子枪束宽过窄,电子枪功率密度高于１５ ｋＷ／ｃｍ ２ 时,会使导热损失增加、蒸发量减少的结论。     

考虑三维形貌参数的结构面峰值剪切强度预测新模型

为进一步修正Grasselli结构面三维形貌参数系统,获得一个能够反映结构面剪切机理的预测模型.深度分析视倾角和分布参数,提出单值分布函数A^*_θ△*,并将其作为权重函数参与平均视倾角的计算;定义相对分布参数C^*,揭示了分布参数对结构面抵抗剪切的控制作用;最后,提出一个新的峰值剪切强度预测模型,利用国内外学者发表的50组数据验证,新模型相较于Grasselli系模型的预测精度最佳.另外,定义了分布参数C的物理和数学边界,从理论上解释了实验值不小于1的现象,总结了视倾角的分布规律和初始剪胀角的构成,将Grasselli系模型从理论上划归至统一形式.新的预测模型参数更为简洁,物理意义和数学定义明晰,同时能够较好地揭示结构面的剪切机理.     

脉动风速随机傅里叶谱模型的参数聚类分析

脉动风速随机Fourier谱模型为脉动风速模拟提供了一条基于物理的建模途径.为了实现对这一模型基本参数概率分布的合理建模,阐述了模型基本参数的物理含义,利用实测风速记录识别了基本参数的概率分布.分析发现,分界波数的统计分布出现典型的双峰形态;由原始识别结果的统计分布导出的功率谱与Kaimal谱在中、低频段有较大差别.深入研究表明,分界波数有显著的聚类特征.基于此,采用kmeans函数聚类方法分析了分界波数的数据结构,指出上述异常现象与参数的聚类结果密切相关.根据聚类结果,合理地筛选实测风速记录,进行了分界波数的建模.