BEPCⅡ低温冷却系统的热力设计及数值模拟

为保证超导设备的正常运行，给出超导腔（SRF）和超导插入聚焦四极磁体（SCQ）以及超导螺线管探测器磁体（SSM）等3类超导设备和其他辅助设备的结构，并进行了漏热分析，根据各类超导设备的特点选择不同的冷却方式冷却，通过对超导设备低温冷却流程的数值模拟得出系统的热力运行参数．模拟结果表明：利用超临痹氦流冷却超导插入四极磁体较采用过冷液氦流冷却超导插入四极磁体为佳．     

BEPC Ⅱ电流引线冷却数值分析

北京正负电子对撞机重大改造项目(BEPCⅡ)超导聚焦四极磁体(SCQ)采用6对电流引线,输送4种不同电流.详细阐述了一种电流引线数值计算模型.分析了材料物性对电流引线性能的影响,同时给出了纯铜导热系数和电阻率与温度的拟合函数关系式.数值计算结果和一定条件下得出的理论结果吻合良好.采用有限体积法计算了冷却氦气突然中断时,引线温度分布随时间变化的非稳态情况,及引线低温端温度上升到超导导线失超温度的时间.     

MICE超导耦合磁体冷质量应力有限元分析

为了确定MICE（μ介子离子化冷却实验装置）中超导耦合螺线管磁体的机械稳定性和线圈冷质量的结构安全性,采用有限元方法对磁体线圈的绕制、降温和励磁过程进行数值模拟,得出不同阶段时具有滑移面结构的超导耦合线圈冷质量横截面内的应力分布.模拟结果表明,由于较大的尺寸和较高的磁场,磁体线圈冷质量内部承受较高的应力状态;从稳定性角...     

G-M制冷机冷却的超导磁体研制及性能试验

针对超导磁体液氦易挥发、需要不断补充的问题,为研制的超导磁体加装了G-M制冷机.为了使磁体漏热量与制冷机的两级制冷量相匹配,对系统液氦和液氮温区的传导漏热、辐射漏热和对流漏热3种热载荷进行了计算,对制冷机单独进行了制冷量和最低温度的测试,结果表明磁体漏热量与制冷机制冷量相匹配.制冷机与磁体杜瓦装配后用制冷机冷却磁体,5 d时间将磁体温度冷却到4.2K.向磁体输入液氦并励磁,3 d时间内超导液面计数值下降不明显,表明磁体可实现自供液氦和零蒸发,装置在无补液情况下可长期运行.     

EAST装置磁体系统

EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)是一个全超导的可控核聚变装置,是世界上第一个可实现稳态运行、具有全超导磁体和主动冷却第一壁结构的托卡马克。磁体系统(包括纵场和极向场磁体系统)是EAST装置的核心部件,关系着装置的成败。综合已有的工作基础,在电磁学范围内对其及托卡马克装置进行了简单的研究。     

磁共振成像低温超导磁体冷却系统设计及数值分析

为了减小冷却磁共振成像（MRI）低温超导磁体的资源消耗和经济成本,设计可快速冷却室温磁体至60 K以下的系统,并通过建立数学物理模型进行数值模拟,对系统进行优化设计和深入分析. 系统以自主研发的大冷量单级斯特林制冷机为冷源,包括低温风机、低温调控阀和氦气罐等组成部分. 研究表明,优化系统运行参数可以显著提高冷却性能,其中系统内氦气的压力和流速尤为关键,因为两者能够显著影响压降与换热,进而影响冷却时间以及磁体最终所能达到的冷却温度. 此外,当前斯特林制冷机的冷端换热器性能尚有提升空间. 通过参数优化,系统在氦气压力为0.3 MPa、流速为13 m/s时能够达到较快的冷却速率,可在73.5 h内将质量为2 t的室温超导磁体冷却至60 K以下,有潜力在实际应用中实现MRI低温超导磁体的低能耗高效冷却.     

新型开放式超导MRI主磁体结构优化设计

针对超导磁共振成像（MRI）装置对磁体结构开放性的设计要求,提出了一种开放式超导MRI磁体结构.为了实现高磁场强度、高磁场均匀度以及低成本等设计目标,对设计的磁体结构进行了多目标优化.运用正交试验（OD）法确定影响磁体性能指标的关键设计变量,在此基础上,提出一种结合表面响应法和遗传算法的自适应优化策略,找出全局最优解,完成了主磁体结构的优化设计.实验结果表明,设计的超导型MRI主磁体不仅提供了一定的开放成像空间,同时也满足成像区磁场强度及均匀度等方面的设计要求.     

CICC超导稳定性数值仿真计算研究

Tokamak核聚变装置要实现稳态运行,需要靠超导磁体及导体的稳定性,而CICC(Cable-in-Con-duit Conductor)导体是低温超导磁体的首选磁体,因此需要研究CICC在大电流和快速变化磁场环境下的低温稳定性.针对这一目的,首先研究了CICC的稳定性机理,并对铌三锡超和铌钛超导材料给出经验设计公式;然后编程对分流温度、温度裕度、能量裕度进行计算,接着模拟出随运行电流变化的稳定性曲线,并把结果保存到数据库.同时对工程设计值和模拟分析及计算结果进行比较和分析,二者基本吻合.显然,这 为CICC设计提供了极大的方便.     

我国高温超导储能磁体关键技术研究获进展

正中国科学院合肥物质科学研究院与中国电力科学研究院、北京电力经济技术研究院合作,自主制备出了螺旋内冷堆叠扭绕型复合化YBCO(氧化钇钡铜)储能线圈试验件,并进行了500A临界电流性能测试。测试结果表明,在液氮迫流冷却和浸泡环境下,该超导线圈的临界电流达630A,超过目标要求的500A,并且随着运行温度的     

液氦温区G-M型制冷机

以氦气为工质,采用回热循环方式工作的小型气体制冷机具有热效率高、结构简单、运行可靠及工作寿命长的优良性能,已经广泛用于低温电子学、冷凝真空、低温物理及材料低温性能测试等领域。 　　这种 G— M型制冷机可用于小型超导磁体冷却,还可用于超导电子学器件的冷却,大型磁体系统中蒸发的液氦的再冷凝,超高真空冷凝泵,以及作为实验室的低温冷源等。 　　近年来,中科院低温中心研制的制冷机达到了 2. 6K, 4. 2K时的制冷量为 0. 6W,工作稳定,降温速度快。液氦温区G-M型制冷机@超心     

制冷机传导冷却的超导磁体冷却系统研究进展

回顾并总结了低温制冷机传导冷却的超导磁体系统的发展历程和最新研究进展.与传统的液氦浸泡冷却方式不同,低温制冷机传导冷却系统主要依靠低温下固体之间的热传导对超导磁体线圈进行冷却.基于小型低温制冷机的研究进展,集中讨论超导磁体中的制冷机传导冷却系统;结合传导冷却的超导磁体应用,讨论传导冷却中低温制冷机性能、低温恒温器传热以及加速冷却等技术要点,对低温制冷机传导冷却磁体系统的发展进行了展望.     

静电冷却技术对钛合金摩擦磨损性能的影响

为了更好地将静电冷却技术应用到钛合金的车削中,在自行设计的高速摩擦磨损试验装置上,进行了YG8/Ti6A14V摩擦副的摩擦磨损试验.结果表明:静电冷却技术可以有效地降低YG8/Ti6A14V摩擦副间的摩擦系数,在抑制摩擦副磨损的同时还可以改善Ti6A14V磨损表面质量.扫描电镜分析表明,硬质合金高速摩擦时的磨损机理以粘...     

超导磁体技术在电力系统中的应用

超导磁体在电力系统中的应用,主要是以超导电机、超导变压器、超导储能、超导限流器四种形式.本文综述了以超导磁体为主要核心部件的上述四种器件的应用原理,及其在各主要国家近一段时间的发展及应用,分析了其优缺点,以及超导磁体技术在电力系统中应用所面临的挑战.     

基于频率调制和双冷却通道的机械振子的基态冷却

基于光-电力学系统提出了一个机械振子的基态冷却方案.在该系统中,机械振子的一端通过辐射压力与光学腔耦合,另一端通过电容与超导微波腔耦合,通过对光腔、微波腔和机械振子进行周期性的频率调制将机械振子冷却到基态.采用协方差矩阵的方法对冷却动力学进行了数值模拟与分析,结果表明采用双冷却通道和频率调制所得的冷却速率远高于标准单腔光力系统,并且该系统可有效抑制斯托克斯加热过程,因此本文方案可有效提高机械振子的冷却效率.     

YBaCuO超导靶材制备工艺的研究

根据超导体相ＹＢａＣｕ３Ｏ７－Ｙ的晶体结构与含氧量、温度的关系，正确制订了ＹＢａＣｕＯ超导靶材的烧结工艺－预烧温度、烧结温及冷却速度，从而为用直流磁控溅射法研制高Ｔｃ、大临界电流密度Ｊｃ的超导薄膜提供了前提。     

重力型热管散热器传热特性的实验研究

孙志坚，王立新，王岩，吴存真，岑可法选择水作为工质，通过确定蒸发段和冷凝段的结构尺寸，设计研制了电子器件重力型热管散热器，建立了其传热性能测试实验平台，测试了在不同散热功率、进口风温和进口风速下热源表面的温度，比较并分析了测试结果.研究表明,重力型热管散热器具有良好的散热性能，可满足较高热流密度电子器件的冷却要求.性能测试台是改进散热器设计的重要手段，测试系统风速、风温及散热功率稳定，能达到设计时所要求的精度，为进一步研究重力型热管散热器的传热性能提供了实验基础.     

基于温升极限的变压器冷却装置智能控制

通过对运行变压器温升极限要求的分析,同时研究变压器在运行过程中的功率损耗及冷却装置功率投入。根据变压器绕组直流电阻的温度特性,分析计算冷却装置功率投入与变压器功率损耗降低之间的内在联系,进而提出变压器冷却装置的智能控制策略。合理投入冷却装置功率,既保证变压器在电力网中安全可靠运行,又可以使运行变压器和冷却装置消耗的功率之和达到最低,实现电力变压器整体经济运行和节能降损的目的。