蒙特卡罗与离散纵标耦合方法在压水堆堆腔漏束计算中的应用

为克服蒙特卡罗(MC)方法计算时间长和离散纵标(SN)方法复杂几何描述不精确的困难,采用SN-MC耦合计算流程,研究了基于蒙特卡罗方法和离散纵标方法的耦合方法。耦合方法的主要思想是根据离散纵标程序提供的中子角通量,利用接口程序计算出面源的分布概率,然后由修改后的源抽样子程序生成包括上下圆面源和圆柱面源的组合源,提供给蒙特卡罗程序进行计算分析。初步计算结果表明,该耦合方法是正确的,可用于压水堆堆腔漏束的计算分析。     

反应堆孔道屏蔽计算的蒙特卡罗方法

建立临界源方向偏倚和指数变换相结合的耦合抽样方法,用于反应堆孔道的屏蔽计算.提出了算例问题的最佳源方向偏倚参数p₁和指数变换参数p₂,得到的耦合抽样方法更能有效降低计算结果的方差.校算了中国核动力院脉冲堆的切向孔道,其中耦合抽样方法的计算结果更接近于实验测量值.     

基于FLUENT的核热耦合程序反应性反馈参数敏感性

将计算流体力学模型与中子动力学模型耦合来进行反应堆瞬态安全分析的方法,由于可以开展复杂几何结构的三维流动传热分析,因此受到很大的关注。基于FLUENT用户自定义功能（UDF）开发了一套可用于池式铅堆瞬态安全分析的核热耦合程序,程序耦合了临界/次临界点堆中子动力学模型和燃料棒模型。由于反应堆处于不同寿期时,随着燃料燃耗、可燃毒物积累等因素导致反应性反馈系数有较大变化,因此使用开发的核热耦合程序对中国科学技术大学提出的小型自然循环铅冷快堆进行不同关键反馈系数下无保护的瞬态超功率事故安全分析。调整点堆模块考虑到的四个反应性反馈系数,可以发现燃料多普勒系数对堆安全的影响最大,同时定量的分析结果表明超功率事故引入时间长短对事故演化有重要影响。     

双光子过程耦合腔系统中光场的量子特性

本文研究了双光子过程原子与耦合腔相互作用系统中腔场的压缩效应和反聚束效应.考虑系统总激发数等于2的情况,利用数值计算方法讨论了腔场间的耦合强度变化和原子与腔场间耦合强度变化对反聚束效应的影响.研究结果表明:腔场不呈现出压缩效应;腔场的反聚束效应与原子与腔场的耦合系数之间,以及与腔场间的耦合系数之间都存在着非线性关系.     

双光子过程耦合腔系统中光场的量子特性

本文研究了双光子过程原子与耦合腔相互作用系统中腔场的压缩效应和反聚束效应.考虑系统总激发数等于2的情况,利用数值计算方法讨论了腔场间的耦合强度变化和原子与腔场间耦合强度变化对反聚束效应的影响.研究结果表明:腔场不呈现出压缩效应;腔场的反聚束效应与原子与腔场的耦合系数之间,以及与腔场间的耦合系数之间都存在着非线性关系,     

一种分析三维楔脊形光波导与光纤耦合的方法

和直波导的不同在于，三维楔脊形波导中的光场都是不稳定的.分别对波导-光纤耦合、光纤-波导耦合两种情况，将三维楔脊形波导等效为多段短的直波导，利用束传播法同时对三维楔脊形波导内不稳定的入射、反射场，及它们在传播方向上的偏导进行处理，再用自由空间辐射模法计算透射率和反射率.以SOI楔脊形波导和光纤的耦合为例，验证了该方法的可行性. 关键词： 自由空间辐射模法 束传播法 耦合 透射 楔脊形光波导 绝缘体上硅(SOI)     

蒙卡中子输运程序JMCT和子通道热工水力程序COBRA-EN耦合计算

介绍了中子输运蒙特卡罗方法与热工水力耦合计算的流程。开发了一套蒙卡中子输运程序JMCT和子通道分析程序COBRA-EN耦合接口。通过33棒束模型的计算展示了考虑耦合计算和不考虑耦合计算的差异,论证了耦合计算在反应堆分析中的重要性。通过对反应堆组件的模拟计算,测试了耦合计算的正确性。最后分析了蒙卡计算的统计涨落和迭代计算过程中收敛标准的关系,讨论了蒙卡中子输运和热工水力耦合过程中收敛标准设置的方案和可行性。     

采用MCNP模拟及落棒法刻度CMRR控制棒价值

反应堆控制棒是核反应堆紧急控制和功率调节所不可缺少的控制部件,控制棒价值直接关系反应堆的停堆深度。采用MCNP和ORIGEN程序对CMRR反应堆全堆芯三维详细建模计算,并分别利用落棒法、逆动态法对控制棒积分价值、微分价值进行刻度,理论与实验吻合较好。单根安全棒的积分价值约大于4%Δk/k,事故工况下卡一根安全棒的停堆深度仍然大于10%Δk/k,验证了堆芯物理设计,保障了CMRR反应堆的运行安全。     

基于天线辐射理论构建微波混沌腔的随机耦合模型

为了能够快速有效地求解电大复杂腔体(微波混沌腔)的电磁耦合问题, 文中采用统计电磁学方法研究了该类腔体电磁散射的统计特征. 首先, 根据天线辐射理论, 利用电磁场的本征模展开式建立了腔体耦合输入阻抗表达式. 其次, 利用波动混沌理论和概率统计方法进一步推导出了微波混沌腔的随机耦合模型. 该方法简单并且可以直接推导出三维模型. 最后, 构建了一个三维Sinai微波混沌腔并进行数值仿真实验, 其仿真实验结果与随机耦合模型计算结果的统计特征基本一致. 重要的是, 该模型与复杂腔体的细节特征无关, 能够快速有效地预测微波混沌腔的敏感耦合问题. 关键词： 统计电磁学 微波混沌腔 输入阻抗 随机耦合模型     

铅基反应堆自然循环与应急余热排出研究

自然循环特性是铅基反应堆一回路的关键运行特性,对反应堆的非能动应急余热排出具有重要的影响,自然循环特性与余热排出能力是反应堆热工水力研究的重要内容。采用多孔介质方法,建立了CiADS铅基堆1/4三维计算模型,使用FLUENT程序对额定工况与低功率工况进行稳态计算。为了研究全厂断电事故下的余热排出过程,从热工水力的等效原则出发,尝试建立二维等效模型以提高瞬态计算效率。结果表明,CiADS铅基堆具备低功率自然循环运行能力和一定的事故容错能力;二维等效模型与三维模型计算结果吻合较好,可用于瞬态下的简化分析;CiADS铅基堆的非能动余热排出系统能够较好地应对全厂断电事故,反应堆具有良好的固有安全性。     

节块内嵌离散纵标(SN)方法的算法研究及程序开发

介绍节块内嵌离散纵标(S_N)方法求解三维堆芯中子输运/扩散方程的算法框架.在基于扩散理论的三维粗网节块展开方法(NEM)的算法体系中,用基于输运理论的径向二维细网节块离散纵标方法(NDOM)的内迭代过程,替代节块展开方法(NEM)内迭代的径向求解过程.该算法充分考虑了核电厂反应堆堆芯的三维结构特点,另一方面,也充分利用了已经成熟的三维粗网节块展开方法(NEM)和二维离散纵标方法(S_N)的研究成果,同时有效避免了利用离散纵标方法(S_N)求解三维中子输运方程所面临的计算内存和计算时间的瓶颈问题.编制开发二维多群节块离散纵标方法(NDOM)模块程序NS_NM和三维多群节块展开方法(NEM)模块程序MGNEM,并以此为基础编制开发节块内嵌S_N方法的模块程序HANWIND;其中,NS_NM为HANWIND求解两维问题的功能模块.针对OECD/NEA-2D C5G7MOX基准问题以及两环路核电厂三维堆芯的数值验算结果表明,节块内嵌S_N方法的算法开发及程序编制有效、切实可行.     

High efficiency filtering using two-dimensional photonic crystal coupled cavity structures

Transmission spectra of coupled cavity structures (CCSs) in two-dimensional (2D) photonic crystals (PCs) are investigated using a coupled mode theory, and an optical filter based on CCS is proposed. The performance of the filter is investigated using finite-difference time-domain (FDTD) method, and the results show that within a very short coupling distance of about 3λ, where λ is the wavelength of signal in vacuum, the incident signals with different frequencies are separated into different channels with a contrast ratio of 20 dB. The advantages of this kind of filter are small size and easily tunable operation frequencies.     

基于节块展开法的Jacobian-Free Newton Krylov联立求解物理-热工耦合问题

目前反应堆物理热工耦合程序通常采用固定点迭代思路, 这可能导致部分工况收敛速度慢, 甚至出现不收敛的现象, 严重影响了计算效率. 基于此, 本文将高效的粗网节块展开法(NEM)与Jacobian-Free Newton-Krylov (JFNK)方法结合, 成功地开发出了一套新方法NEM_JFNK, 实现了联立求解物理热工耦合问题. 首先将NEM推广到热工问题的求解, 之后使用NEM来离散物理-热工耦合问题的所有控制方程, 使得所有变量都能在粗网格下进行离散, 从而大大减小求解问题的规模; 其次将NEM离散后的方程经过某些特殊的处理, 成功地嵌入JFNK的计算框架, 最终开发出了基于线性预处理的NEM_JFNK, 即LP_NEM_JFNK. 此外, 为了充分利用原有的迭代程序, 避免JFNK残差方程的重新建立, 本文还开发了无需重构残差方程的NEM_JFNK, 即NRC_NEM_JFNK, 并实现“黑箱”耦合. 文中以一维中子-热工模型为例, 给出LP_NEM_JFNK和NRC_NEM_JFNK数学模型, 并对计算结果进行分析. 结果表明:新方法无论是收敛速度还是计算效率都具有明显优势.     

Hypersonic‐Induced 3D Hydrodynamic Tweezers for Versatile Manipulations of Micro/Nanoscale Objects

Developing microrobots for precisely manipulating micro/nanoscale objects has triggered tremendous research interest for various applications in biology, chemistry, physics, and engineering. Here, a novel hypersonic‐induced hydrodynamic tweezers (HSHTs), which use gigahertz nano‐electromechanical resonator to create localized 3D vortex streaming array for the capture and manipulation of micro‐ and nanoparticles in three orientations: transportation in a plane and self‐rotation in place, are presented. 3D vortex streaming can effectively pick up particles from the flow, whereas the high‐speed rotating vortices are used to drive self‐rotation simultaneously. By tuning flow rate, the captured particles can be delivered, queued, and selectively sorted through the 3D HSHTs. Through numerical simulations and theoretical analysis, the generation of the 3D vortex and the mechanism of the particles manipulation by ultrahigh frequency acoustic wave are demonstrated. Benefitting from the advantages of the acoustic and hydrodynamic method, the developed HSHTs work in a precise, noninvasive, label‐free, and contact‐free manner, enabling wide applications in micro/nanoscale manipulations and biomedical research.     

非稳腔傍轴波动方程高斯球面波修正方法的数值研究

在分析用差分方法求解虚共焦非稳腔三维傍轴波动方程,及用数值积分方法与快速付氏变换(FFT)方法求解三维菲涅耳积分方程优缺点的基础上,从激光束在虚共焦非稳腔中以修正高斯球面波形式传输的特征出发,经坐标变换把发散(或会聚)的光束拉直成平行光束,然后用FFT方法求解了在新坐标系中修正函数满足的傍轴波动方程.把相同条件下得到的结果与国内外文献给出的结果进行了比较;计算COIL实验非稳腔给出的近远场结果图象合理正确.     

A mild and efficient ultrasound-assisted synthesis of diaryl ethers without any catalyst

Diaryl ethers have been prepared by a mild and efficient S_NAr reaction by coupling of various phenols including that having a electron-withdrawing group with activated fluoroarenes using sonication in good to excellent yields at very low temperature (58 °C) under catalyst-free.     

Vibro-acoustic behaviors of an elastically restrained double-panel structure with an acoustic cavity of arbitrary boundary impedance

An analytical study on the vibro-acoustic behaviors of a double-panel structure with an acoustic cavity is presented. Unlike the existing studies, a structural–acoustic coupling model of an elastically restrained double-panel structure with an acoustic cavity having arbitrary impedance on sidewalls around the cavity is developed in which the two dimensional (2D) and three dimensional (3D) modified Fourier series are used to represent the displacement of the panels and the sound pressure inside the cavity, respectively. The unknown expansions coefficients are treated as the generalized coordinates and the Rayleigh–Ritz method is employed to determine displacement and sound pressure solutions based on the energy expressions for the coupled structural–acoustic system. The effectiveness and accuracy of the present model is validated by numerical example and comparison with finite element method (FEM) and existing analytical method, with good agreement achieved. The influence of key parameters on the vibro-acoustic behaviors and sound transmission of the double-panel structure is investigated, including: cavity thickness, boundary conditions, sidewall impedance, and the acoustic medium in the cavity.     

大气湍流三维波前探测模式层析算法分析

大气湍流三维波前探测是实现多层共轭自适应光学技术的关键和前提. 对湍流三维波前探测中最常用的模式法层析技术进行理论研究与分析, 提出该算法存在原理性限制, 并基于此对模式法层析技术产生误差的原因展开分析, 最后针对不同类型的模式层析重构误差给出数值仿真实验结果.分析表明, 模式层析重构中使用了Zernike分解基的一部分作为新的分解基进行波面拟合, 从而引入模式混淆和模式耦合两个方面的误差; 部分Zernike分解基不相关是避免模式混淆误差的必要条件, 模式耦合误差则无法避免. 最后结合仿真结果提出大视场探测、小区域重构的方法, 很好地抑制了模式耦合误差. 关键词： 三维波前探测 大气层析 模式法 误差分析     

The Cavity Method for the Rigidity Transition

In order to motivate an analogy between the rigidity theory and combinatorial optimization, we have used the cavity method to study the floppy to rigid transition in a 2-dimensional (2D) random graph as well as in a 3D small world chain. Our analytic results are in excellent agreement with numerical studies using the pebble game algorithm. We also illustrate that a transfer matrix method is equivalent to the cavity method at the replica symmetric level