高速公路中央分隔带渗水规律三维数值模拟

以高速公路中央分隔带为例,采用三维有限元方法对饱和-非饱和带渗水规律进行数值模拟。分别设计两种不同模拟方案,第一方案是为检验已存在隔、排水措施的性能,计算中央分隔带底部设置的排水管流出的水量;第二方案是假定中央分隔带现有隔、排水措施不存在的情况下,中央分隔带顶部入渗水量引起天然潜水面上升的高度,模拟饱和-非饱和界面的运移过程。两种不同模拟方案的计算结果为中央分隔带的隔、排水设计提供了理论依据,同时对其它饱和-非饱和带渗水规律的研究具有借鉴和类比意义。     

基于球状井非稳定井流理论的管涌流场分布研究

渗流场分布确定是管涌研究的基础与关键。双层堤基管涌时土体破坏范围仅局限于管涌口周围,且在管涌口形成后土体中的渗流场会经历一个动态的变化过程。基于此,将管涌口概化为半球状的涌水井,结合非稳态渗流方程和叠加原理,对定水头条件下双层堤基管涌口形成后地层中的流场分布进行了研究,得到了管涌口形成以后的渗流场分布。通过算例,研究了管涌口形成以后堤基内水头以及水力梯度随时间的变化规律;通过与稳定条件下完整井流的对比,得到了球状井与完整井条件下水头与水力梯度的分布规律。研究表明:管涌口形成时的非稳定渗流是造成细砂突涌的重要原因之一;利用稳定完整井条件下的渗流场分布进行管涌判别时,会明显夸大管涌的发生范围。     

控制棒导向管外流道旁流特性实验研究

冷却剂流经核反应堆堆芯时，绝大部分通过燃料组件内部流过，带走裂变能量。另外一小部分作为旁流经过燃料组件外侧流道、控制棒导向管外侧及内侧流道流出。为确保反应堆在正常运行工况下的安全性，必须限制堆芯旁流流量。本文通过开展导向管外侧流道阻力特性实验研究，在不同流量工况下获得了分段压差，并进一步拟合了雷诺数与阻力系数的关系式。实验结果表明，导向管外侧流道压力损失主要集中在堆芯下栅格板处，当反应堆额定工况运行时，单组导向管外侧流量仅为0.196 m³/h。     

反应堆压力容器下腔室交混特性的数值模拟方法研究

反应堆冷却剂系统蒸汽管道发生破口事故后,硼溶液在反应堆压力容器下腔室的对流交混特性对于反应堆安全分析及事故后缓解与抑制策略制定均有重要作用。本文基于实验结果分析了反应堆压力容器下腔室的交混特性及浓度扩散过程,采用数值模拟方法结合实验数据比较了几种主要模型计算结果的准确性与可靠性。分析结果表明,压力容器下腔室的交混特性呈现出外围扩散特征,温度梯度法与组分输运模型具备描述浓度梯度扩散过程的能力,但在细节分布上仍存在进一步改善与优化的空间。     

基于不同湿度环境下高分子修复剂对混凝土裂缝自愈合性能的影响研究

通过检测表观形貌特征、气体渗透性、水分传输性和抗压强度的变化，系统研究了不同湿度环境下混凝土损伤劣化规律和裂缝修复机理，揭示了在不同湿度环境下环境响应型高分子修复剂对损伤混凝土自愈合的激励机制；同时，结合扫描电子显微镜、能谱分析和X射线衍射研究了裂缝自愈合的微观结构和演变机理。结果表明：自然空气和相对湿度30%的养护环境不利于混凝土裂缝的自修复行为；随着养护湿度的增加，混凝土裂缝修复率不断增大，潮湿环境有利于环境响应型高分子修复剂充分发挥激励作用，促进裂缝自愈合特性，延长服役寿命；浸水环境下高分子修复剂的修复效果最佳，裂缝愈合率可达70.38%,其耐久性和抗压强度等性能都明显优于素混凝土；裂缝愈合的主要原因是修复剂吸水膨胀，大量碳酸钙和钙矾石等凝胶沉淀物填充裂缝；混凝土裂缝自修复行为是物理变化和化学变化共同作用的结果。