国际热核聚变反应堆馈线系统线圈终端盒冷屏热性能分析及实验研究

线圈终端盒是保证国际热核聚变实验堆装置可靠运行的关键部件之一,为磁体系统与低温车间、电源大厅、数据采集系统和低温控制元件提供4.5K的超低温工作环境。线圈终端盒内设有80K冷屏,以吸收室温环境对其内部工作空间带来的辐射热负荷。本文首先根据传热学原理对线圈终端盒冷屏热性能进行理论分析,确定了冷屏的结构型式,然后再对线圈终端盒冷屏结构建模,利用有限元流固体耦合分析软件FLUENT进行了数值模拟仿真分析,最后以设计分析结果为依据制作1∶1线圈终端盒整体实验系统进行实验验证,并对实验数据和数值模拟结果进行了分析比较,结果非常吻合,为下一轮冷屏结构的设计及大规模生产提供了可靠的依据。     

40 T混合磁体冷屏热分析及测试

由中国科学院强磁场科学中心承建的40 T混合磁体装置由外超导磁体与内水冷磁体组成,在超导磁体杜瓦与超导线圈之间设置液氮冷屏。介绍了冷屏结构及冷却流程,并对冷屏热负荷进行了理论计算。对冷屏进行了降温测试,高场下稳定性测试及冷屏热负荷的测定。测试结果表明,冷屏满足降温要求,并可在高场下工作。就冷屏测试结果进行了分析,分析结果可用于冷屏设计及冷屏热负荷计算。     

聚变反应堆校正场结构优化及性能分析

针对核聚变反应堆校正场线圈的结构进行了优化,确定了满足物理和工程装配的线圈结构。针对校正场线圈进行电磁分析,并得到线圈磁场和电磁力分布。根据广义胡克定律,利用有限元方法将线圈绕组材料属性等效,以简化结构计算模型。通过建立结构分析模型,计算电磁力载荷下的校正场线圈强度,确定了线圈盒厚度,支撑位置及支撑数目。最后为保证校正场线圈始终处于低温工作环境,根据校正场线圈结构和热负载,提出并确定线圈液氦冷却管方案。     

ITER极向场线圈过渡馈线冷屏的结构优化与传热耦合分析

国际热核聚变实验堆磁体馈线系统是连接杜瓦内部的磁体线圈和杜瓦外部之间的冷源、电源以及控制系统的重要通道,其主要作用是为磁体线圈供电、冷却和测量控制诊断。本文通过理论传热计算、利用有限元分析软件ANSYS进行热分析和温度-结构耦合分析,对处于特殊低温与真空环境的辐射冷屏进行了结构优化,保证了系统的安全运行,为降低冷屏热应力和4.5 K温区的热负荷、减小整个系统的热漏指明了方向,为下一轮冷屏结构设计提供了可靠的依据。     

250mm口径低温泵设计

介绍了250mm口径低温泵的设计及计算,详细列出壳体、吸附阵、冷屏、障板等部件的设计。文中对壳体强度,冷屏、障板和冷凝板的热负荷进行详细计算。通过对冷屏、障板和吸附阵进行温度场分析,校核了计算的准确性,同时又为实际试验提供了理论依据和温度参考。     

EAST超导托卡马克冷屏的结构设计及受热分析

EAST是一个拥有全超导磁体系统的托卡马克实验装置.为有效减少来自真空室和外真空杜瓦的辐射热以及支撑的传导热等各项热负荷,超导纵场磁体和极向场磁体被约80 K的真空室冷屏(内冷屏)和外真空杜瓦冷屏(外冷屏)所包容,从而保证磁体运行的稳定可靠.运用大型有限元分析程序ANSYS和FLUENT,对冷屏的受热状况进行了数值分析,为其结构设计和低温制冷方案的制定提供可靠的理论依据.     

ITER高温超导电流引线测试杜瓦设计与分析

为了满足国际热核聚变反应堆计划(ITER)高温超导电流引线测试需要的低温及真空工作环境,根据杜瓦设计的各项技术指标要求,设计了ITER高温超导电流引线的测试杜瓦结构。通过对外筒体进行了结构强度校核分析,确定了外筒体的结构设计方案。对冷屏及其冷却管进行了设计、选型及压差计算,确定了冷屏设计方案。通过对冷屏绝热支撑结构设计及热负荷计算,确定了冷屏的各项热负荷情况。各项计算结果均满足要求,同时并对该ITER高温超导电流引线测试杜瓦成功进行了制造和测试。     

12 T/50 mm无液氦超导磁体低温系统热分析

为了使12 T/50 mm无液氦超导磁体在4.5 K低温下具有更好的运行稳定性,针对磁体线圈设计了传导冷却结构及低温系统。通过仿真软件,模拟低温环境下磁体线圈的温度分布,进一步对低温系统内部的导热结构进行优化设计。为了防止线圈在降温过程中产生过大温差导致热应力集中,根据低温系统在不同工况下的热负荷变化,对各部件降温过程进行瞬态模拟。模拟结果表明,12 T/50 mm无液氦超导磁体低温系统能够满足磁体线圈所需要的低温环境,即磁体线圈正常运行温度低于4.5 K,励磁温度低于6 K,降温及励磁过程中产生的最大温差低于20 K。     

ITER磁体馈线冷屏的初步设计

国际热核聚变实验反应堆ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor)是正在进行的一项大型国际合作项目。磁体馈线是保证磁体正常运行的重要通道,冷屏是馈线的关键部件之一。对磁体馈线内部冷屏进行了初步的结构设计和热负荷计算。     

空间模拟设备GM制冷机组合式冷屏设计

空间环境模拟设备中采用多台GM制冷机组合式冷屏是一个新课题。介绍了GM制冷机组合式冷屏的设计、冷头浮动式安装结构、组合式支撑等,并对冷屏漏热作了详细计算。     

HT-7U装置纵场超导磁体线圈盒冷却模式分析

超导纵场磁体的线圈盒不仅是HT-7U装置上质量最大的冷质部件，而且是最重要的冷质部件之一。针对超导纵场磁体的线圈盒结构的复杂性和应用的特殊性。较为详细地分析了HT-7U装置线圈盒上的热负荷来源，给出了线圈盒盒体冷却设计的基本要求并对线圈盒冷却模式进行了初步分析。     

北京正负电子对撞机重大改造低温传输管线支撑数值模拟

低温传输管线是北京正负电子对撞机重大升级改造(BEPCⅡ)中低温系统的关键设备之一.为了确保BEPCⅡ低温传输管线的设计质量,运用有限元软件包ANSYS对低温传输管线的支撑进行了热负荷的数值模拟,得到传输管线的漏热和支撑温度分布.设计了一种特殊的支撑结构来支撑多通道传输管线垂直段重量,并对该支撑进行了热和应力的数值模拟.最后确定了漏热、强度满足工程要求且结构设计简单的低温传输管线支撑方案,目前该支撑方案已经运用到实际传输管线的加工、制造中.     

通州区地热资源优化开采模式动态研究

地热井的优化开采对地热资源的集约高效利用意义重大。根据北京市通州区地层特征和地热井布局建立了三维热储模型,对储层岩体中热、水进行多尺度耦合模拟,利用抽水试验、回灌试验监测数据进行了模型校正。利用校正后的模型,计算了不同采灌量下的热突破时间,预测了现有模式下热突破引起的地温场变化以及不同采量下抽水漏斗的演化趋势,得出通州区域内25眼地热井开采100年后温度场和水位场的动态云图。基于模拟数据,结合通州区现有采灌条件,提出了“一采一灌”、“一采两灌”、“两采三灌”的布井方案,同时进行了不同采灌量下的温度场、水位场的数值模拟,提出了优化的采灌布井模式,为地热资源长期开发利用提供理论支撑。     

国防地下工程数值模拟与内部热负荷计算

为计算国防地下工程内部热负荷,建立了国防地下工程壁面动态传热的数学模型,并应用FLUENT软件,基于有限容积法对其进行数值模拟,计算得出全年国防地下工程的壁面传热量以及内热源散热量,再综合人体散热量,即得到国防地下工程内部总的热负荷。计算结果表明,该方法可以较为准确地算出国防地下工程内部热负荷。     

数值模拟在整铸涡轮精密成形中的应用现状

随着计算方法和铸造工艺的发展,数值模拟技术在铸造领域中得到了广泛应用.涡轮作为发动机上的重要热端部件,其结构伴随着发动机的更新换代,向着精密化、轻量化、薄壁化方向发展,数值模拟技术也成为铸造工作者控制涡轮质量的重要手段.目前相关学者通过铸造模拟软件对涡轮精密成形的充型过程与宏观物理场结果进行分析,依据模拟结果来改善铸造...     

热声热机数值模拟研究及其进展

随着热声理论的不断成熟,以及计算机技术、计算流体动力学和传热学的快速发展,数值模拟已成为与理论分析和实验研究相并列的三大研究手段之一。介绍了数值模拟研究的基本模型,重点综述了近年来热声热机数值模拟方面的研究成果,并在此基础上进行总结,展望了热声热机数值模拟方面今后的发展趋势。     

一种无液氦超导磁体在运输状态下的结构稳定性分析

就无液氦超导磁体在高速公路运输条件下的需要进行了结构稳定性分析:超导磁体主要由4 K线圈、40 K冷屏及300 K室温腔体等部分组成,为验证其在运输过程中的结构稳定性,进行了数值计算和振动特性实验研究。在相同条件下,数值计算结果与实验数据进行了比较,结果显示数值计算得到4 K与300 K之间的位置变化与实验测量获得的数据符合较好;对数据结果进行分析得到,说明基于现有悬挂结构的无液氦超导磁体在高速公路运输过程中安全可靠。     

四点支撑悬浮平台结构强度、温升计算分析

该文主要通过ANSYS有限元分析软件进行四点支撑悬浮平台的结构强度、线圈温升计算分析,对四点支撑悬浮平台的结构进行优化设计。在设计过程中,用铜导线缠绕的线圈所产生的悬浮力减去自身的重量。通过温升计算,将线圈材料改为铝材,因为其密度较低,所以设计出的四点支撑变形较小,有利于更好地检测悬浮距离。而后期则对四点支撑悬浮平台进行了试验,为磁悬浮车辆的设计积累了经验,希望能为相关人员起到一定参考价值。     

大型铸钢件热场测定与计算机数值模拟的研究

本文报导了对大型铸钢件热场测定以及计算机数值模拟的结果。对大型铸钢件的温度场进行测定,并对检测得到的数据进行处理,获得有关浇注金属及铸型材料的热物理参数用于计算,从而获得铸件的温度场分布,以此核对铸件生产工艺的合理性,对不同工艺进行浇注的数值模拟计算,得到较为合理的铸件生产工艺,可供生产参考。     

EAST托卡马克装置冷屏的真空要求与受热分析

冷屏是EAST超导托卡马克核聚变实验装置的重要部件之一。对冷屏系统的氦泄漏漏率做了计算,介绍了其检漏实践;采取有限元法对内冷屏的受热状况进行了计算分析,以验证内冷屏氦冷却管道设计方案的可靠性。