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哈尔滨工程大学学报 2024年

作者：朱少民夏虹尹文哲王志超张汲宇上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院浙江清华柔性电子技术研究院哈尔滨工程大学工业和信息化部核安全与先进核能技术重点实验室哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室

核电厂旋转机械的振动信号中存在有大量的非平稳成分，而时频分析技术能够对非平稳信号进行有效的处理。希尔伯特黄变换（Hilbert-Huang Transform， HHT）是最具代表性的时频分析方法之一，信号的HHT分析过程主要包括经验模态分解（Emp... 详细信息

核电厂旋转机械的振动信号中存在有大量的非平稳成分，而时频分析技术能够对非平稳信号进行有效的处理。希尔伯特黄变换（Hilbert-Huang Transform， HHT）是最具代表性的时频分析方法之一，信号的HHT分析过程主要包括经验模态分解（Empirical Mode Decomposition， EMD）和希尔伯特变换（Hilbert Transform， HT）两个阶段。由于信号在进行EMD分解的过程中会出现模态混叠和虚假分量现象，降低了传统HHT在处理复杂非平稳信号时的时频分析能力。为了改善传统HHT方法的性能，将变分模态分解（Variational Mode Decomposition， VMD）和HT进行结合，提出了一种新的时频分析方法VMD-HT。此外，为了对VMD的模态数进行自动调整，还提出了一种基于相关系数的VMD参数优化方法，有效避免了由于VMD模态数设置不合理而导致的信号分解不足和分解过剩的问题。利用数值仿真和转子故障信号对VMD-HT方法的时频分析能力进行了验证，并且与传统HHT的对比突出了该方法在处理非平稳信号中的优势。

关键词：转子非平稳信号变分模态分解(VMD) 希尔伯特黄变换(HHT) 特征识别

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基于深度强化学习的蒸汽发生器水位控制

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哈尔滨工程大学学报 2021年第12期42卷 1754-1761页

作者：张汲宇夏虹彭彬森王志超姜莹莹哈尔滨工程大学核安全与先进核能技术工信部重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室黑龙江哈尔滨150001

针对蒸汽发生器精确建模困难和低工况下控制性能差的问题,本文提出了一种基于深度强化学习优化的智能分层(IH)控制器。使用串级PI控制器作为初级控制器,用于直接控制水位。高级控制器采用经过深度强化学习优化的智能体控制器,负责实时... 详细信息

针对蒸汽发生器精确建模困难和低工况下控制性能差的问题,本文提出了一种基于深度强化学习优化的智能分层(IH)控制器。使用串级PI控制器作为初级控制器,用于直接控制水位。高级控制器采用经过深度强化学习优化的智能体控制器,负责实时对串级PI的参数进行优化,以便获得更好的控制性能。在高级控制器智能体的训练过程中,通过构建状态信息和奖励函数并采用深度残差神经网络逼近作为Q函数和策略函数的逼近器,获得了较好的泛化性能。结果表明:在不同的功率水平下,智能分层方法不仅对蒸汽发生器水位控制具有良好的跟踪能力,而且还具有很好的抗干扰能力。通过仿真验证了控制器的有效性。

关键词：蒸汽发生器深度强化学习深度确定性策略梯度水位控制状态信息奖励函数评价网络动作网络

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乏燃料后处理用空气提升器仿真模型研究及验证

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核科学与工程 2023年第4期43卷 913-921页

作者：宋金阳赵强周羽陈勇哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室黑龙江哈尔滨150009 中国核电工程有限公司北京100840

空气提升器广泛应用于乏燃料后处理过程中放射性料液的输送,提高其仿真精度对乏燃料后处理系统仿真具有重要意义。以动量平衡为理论基础对空气提升器进行建模研究,考虑了压力与管径对两相流的影响,采用不同的两相流压损和截面含气率计... 详细信息

空气提升器广泛应用于乏燃料后处理过程中放射性料液的输送,提高其仿真精度对乏燃料后处理系统仿真具有重要意义。以动量平衡为理论基础对空气提升器进行建模研究,考虑了压力与管径对两相流的影响,采用不同的两相流压损和截面含气率计算方法建立了适用于不同管径的模型。搭建了空气提升器实验台架,通过所得到的实验数据对模型进行验证。研究发现,所建立的小管径模型对10~30 mm管径空气提升器性能的预测效果较好,最大相对误差为10.73%;当管径增大到40 mm时,升液管内的弹状流产生了与小管径不同的流动特点,使用建立的大管径空气提升器仿真模型对40 mm管径空气提升器性能进行预测,最大相对误差为8.04%。通过考虑两相流中气相在提升过程中的膨胀可以有效减小模型的误差。结果表明,所提出的空气提升器仿真模型能够较好地预测10~40 mm管径空气提升器性能。

关键词：空气提升器仿真两相流后处理

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窄矩形通道内搅混流和环状流相界面参数的计算方法

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原子能科学技术 2022年第8期56卷 1566-1574页

作者：程林海谷海峰刘安泰虞想张君毅哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室黑龙江哈尔滨150001 中国核动力研究设计院中核核反应堆热工水力技术重点实验室四川成都610213

空泡份额和界面浓度是两相流动中重要的相界面参数,准确获取窄矩形通道内搅混流和环状流工况下空泡份额和界面浓度是构建和完善两流体模型的关键。本文针对横截面为65 mm×2 mm的矩形通道开展了气液两相流动特性可视化实验研究,气... 详细信息

空泡份额和界面浓度是两相流动中重要的相界面参数,准确获取窄矩形通道内搅混流和环状流工况下空泡份额和界面浓度是构建和完善两流体模型的关键。本文针对横截面为65 mm×2 mm的矩形通道开展了气液两相流动特性可视化实验研究,气相折算速度j_(g)=1~9 m/s,液相折算速度j_(f)=0.1~1.5 m/s,流型包含搅混流和环状流。提出了基于高速摄像法获取搅混流和环状流下空泡份额和界面浓度的分析计算方法,利用该方法所得空泡份额与窄矩形通道内经验关系式计算值的相对偏差约在10%以内。此计算方法可为研究复杂流型下窄矩形通道内的相界面参数提供理论依据。

关键词：搅混流环状流空泡份额界面浓度窄矩形通道

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基于优化算法的华龙一号设备冷却水系统配置研究

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核动力工程 2022年第S02期43卷 1-6页

作者：于沛侯婷赵伟光中国核电工程有限公司北京100840 哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室哈尔滨150001

针对电厂设备冷却水等冷链系统的设计余量大、冬季供水温度低等问题,提供了一套创新设计方法,该方法可用于在总体设计阶段确定系统配置和运行方案。首先基于系统热平衡的基本原理,建立热工评估模型;基于满足安全和运行条件下尽可能提高... 详细信息

针对电厂设备冷却水等冷链系统的设计余量大、冬季供水温度低等问题,提供了一套创新设计方法,该方法可用于在总体设计阶段确定系统配置和运行方案。首先基于系统热平衡的基本原理,建立热工评估模型;基于满足安全和运行条件下尽可能提高经济性的指导思想,建立经济性评估模型;然后基于优化设计的基本原理,开发多目标优化算法及分析程序;最后应用上述程序处理系统设计中的多目标优化问题,最终实现系统方案评估。给出了华龙一号设备冷却水系统优化评估结果,使电厂经济性明显提高;突破传统过于依赖设计经验、定量分析不充分的单线设计流程;在多专业、多变量设计方案调整及参数优化时,采用软件决策辅助人工决策,缩短设计耗时、提高准确度。

关键词：设备冷却水系统(RRI) 性能评估多目标优化新型混合遗传算法供水温度

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改进变分模态分解的核电厂轴承故障诊断

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哈尔滨工程大学学报 2021年第10期42卷 1550-1556页

作者：朱少民夏虹王志超彭彬森姜莹莹张汲宇哈尔滨工程大学核安全与先进核能技术工业和信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室黑龙江哈尔滨150001

轴承是核电厂旋转机械的重要支撑部件,为了提高轴承早期故障的检测能力,本文提出了一种基于人工蜂群优化的参数自适应变分模态分解故障特征提取方法。利用峭度和相关系数构建加权峭度指标;以最大加权峭度指标为目标函数,利用人工蜂群算... 详细信息

轴承是核电厂旋转机械的重要支撑部件,为了提高轴承早期故障的检测能力,本文提出了一种基于人工蜂群优化的参数自适应变分模态分解故障特征提取方法。利用峭度和相关系数构建加权峭度指标;以最大加权峭度指标为目标函数,利用人工蜂群算法对变分模态分解过程中的模态数和带宽控制参数进行优化,获取最优参数组合并对轴承振动信号进行模态分解;对加权峭度指标最大的敏感模态分量进行包络谱分析并识别故障频率。通过仿真与实验验证了该方法的有效性,并通过与集成经验模态分解、局部均值分解和固定参数变分模态分解的特征提取效果进行比较,突出了该方法在轴承早期故障诊断中的优势。

关键词：轴承变分模态分解人工蜂群加权峭度包络谱分析核电厂信号处理特征提取故障诊断

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板面温度不均匀条件下的空间辐射散热计算

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核科学与工程 2023年第2期43卷 315-323页

作者：蒋琪莲栾秀春周杰杨志达王俊玲黑龙江省核动力装置性能与设备重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室黑龙江哈尔滨150001

辐射散热板的散热计算是空间核动力装置散热计算的重要部分,而其板面温度并不均匀,难以采用传统的角系数进行散热计算。本文通过对具有代表性换热特性的局部辐射散热板板面建模分析,应用蒙特卡罗方法进行板面温度不均匀条件下的空间辐... 详细信息

辐射散热板的散热计算是空间核动力装置散热计算的重要部分,而其板面温度并不均匀,难以采用传统的角系数进行散热计算。本文通过对具有代表性换热特性的局部辐射散热板板面建模分析,应用蒙特卡罗方法进行板面温度不均匀条件下的空间辐射散热计算,即有效辐射计算与宇宙吸收辐射计算,并且给出板面温度不同方向上分布不均匀对结果的影响。

关键词：辐射散热计算蒙特卡罗方法有效辐射宇宙吸收辐射

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基于XFEM的传热管贯穿裂纹应力强度因子计算

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应用科技 2024年

作者：张津铭夏虹姜莹莹哈尔滨工程大学核安全与先进核能技术工业和信息化部重点实验室哈尔滨工程大学核安全与仿真技术重点学科实验室

蒸汽发生器作为压水堆的重要压力边界，其传热管是否破损直接关系到反应堆的运行安全。为解决蒸汽发生器中传热管疲劳裂纹扩展数字孪生中裂纹长度的预测问题，本文通过ABAQUS软件，对已存在贯穿裂纹的传热管进行建模，比较其自带的围线... 详细信息

蒸汽发生器作为压水堆的重要压力边界，其传热管是否破损直接关系到反应堆的运行安全。为解决蒸汽发生器中传热管疲劳裂纹扩展数字孪生中裂纹长度的预测问题，本文通过ABAQUS软件，对已存在贯穿裂纹的传热管进行建模，比较其自带的围线积分法和扩展有限元法（extended finite element method， XFEM）计算应力强度因子的准确性。在裂纹尺寸a/W＞0.5时，XFEM与公式解结果相差较小。因此，采用XFEM计算其在不同应力下的应力强度因子，发现随着裂纹尺寸、载荷的增大，应力强度因子也随着增大，应力值与应力强度因子成正比关系。

关键词：蒸汽发生器传热管贯穿裂纹围线积分法扩展有限元法 ABAQUS 应力强度因子裂纹扩展

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基于GPU并行的二维时空中子动力学MOC程序开发及验证

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原子能科学技术 2022年第1期56卷 87-95页

作者：邹航梁亮张乾宋佩涛赵强哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室黑龙江哈尔滨150001 西安核创能源科技有限公司陕西西安710077 中国辐射防护研究院山西太原030006

目前特征线方法(MOC)被广泛应用于反应堆精细中子输运计算。为提高基于MOC方法的时空中子动力学输运计算效率,本文开发了ALPHA程序的动力学计算模块,实现了基于GPU并行的二维精细动力学输运计算。同时,实现了基于GPU并行的CMFD加速计算... 详细信息

目前特征线方法(MOC)被广泛应用于反应堆精细中子输运计算。为提高基于MOC方法的时空中子动力学输运计算效率,本文开发了ALPHA程序的动力学计算模块,实现了基于GPU并行的二维精细动力学输运计算。同时,实现了基于GPU并行的CMFD加速计算,并对TWIGL基准题和MINI-CORE基准题进行验证。数值结果显示,基于GPU并行的中子动力学计算方法能保证良好的计算精度,且具有明显的加速效果。

关键词： MOC 时空中子动力学 CMFD 输运计算 GPU加速

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强背景噪声下反应堆内冲击信号的特征提取

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原子能科学技术 2021年第2期55卷 321-327页

作者：朱少民夏虹杨波王志超彭彬森姜莹莹张汲宇工业和信息化部核安全与先进核能技术重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室黑龙江哈尔滨150001

压水反应堆主冷却剂系统中松动部件的在线监测对核电厂的安全运行至关重要,但监测信号往往会受到流致振动和其他设备运行而产生的强背景噪声的干扰。为增强信号的冲击特征,本文提出了一种基于变分模态分解(VMD)和小波包变换(WPT)相结合... 详细信息

压水反应堆主冷却剂系统中松动部件的在线监测对核电厂的安全运行至关重要,但监测信号往往会受到流致振动和其他设备运行而产生的强背景噪声的干扰。为增强信号的冲击特征,本文提出了一种基于变分模态分解(VMD)和小波包变换(WPT)相结合的信噪分离和特征提取方法。首先,采用VMD算法将含噪声的冲击信号分解成不同频率成分的本征模态函数(IMF),并基于各模态函数间的相关系数确定分解过程的模态数量;然后,利用峭度和相关系数构建加权峭度指标,并依据加权峭度指标选取IMF,重构冲击分量较强的新信号;最后,利用WPT算法进一步对新信号进行去噪处理。采用所提出的算法对仿真模拟和冲击实验获取的信号进行特征提取,均成功分离出冲击分量,验证了该方法的有效性。

关键词：松动部件变分模态分解小波包变换信噪分离特征提取

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