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对ITER包层屏蔽块进行了热工水力学设计及分析,并给出了两套合理的加热方案.分析结果表明,可以通过分阶段改变入口气体温度的方法实现在高效加热屏蔽块的同时满足工程及部件热应力的技术要求,并通过热应力计算验证了加热过程不会对屏蔽块产生不可预期的结构破坏.     

ITER屏蔽包层最新设计的热工水力和热应力分析

介绍了屏蔽包层最新的设计方案,对比了2004年DDD设计方案与新方案在第一壁和屏蔽块结构上的差别,并对第8号包层模块的屏蔽块进行了热工水力和热应力的分析。结果表明,第8号包层模块屏蔽块的最高温度不超过200ºC,最大Von-Mise应力在200MPa以内,基本满足ITER设计要求,但冷却剂压降稍微偏大,达到0.44MPa。另外,在屏蔽块前端暴露在等离子体表面热负荷的部位,根据热应力分析计算结果,对其承载热负荷能力进行评估,改进了设计方案。     

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对ITER靠近中性束端口的标准屏蔽包层模块进行了热工水力与热应力计算与分析。首先用流体力学方法计算了两种导流管的阻力系数,然后通过合理简化计算了冷却管道系统的水力学,最后根据水力学的计算结果得到温度及应力的分布。分析结果表明,现有的屏蔽包层设计与旧的设计相比,能更有效地降低能量损失、提高冷却效率,满足设计要求。同时需要做局部改进,以确保安全运行。     

高能量光泵浦下板状复合介质的热特性

为降低高能量光泵浦下板状激光放大介质内的热效应,提出了复合介质的方案。利用有限元方法,计算并比较了侧面存在强迫对流换热条件下,单一介质与复合介质内的温度分布和热应力分布。分析了复合介质尺寸对介质内最高温度及最大热应力的影响,给出了复合介质的最佳尺寸。     

基于三维有限元法模拟分析六面顶顶锤的热应力

以有限元法为理论分析手段模拟分析了国产六面顶压机配套顶锤内部的温度场和热应力分布.探寻出了XKY-6×2000 MN型六面顶压机顶锤内部的温度场分布以及热应力取值.模拟结果表明加热顶锤内部温度分布不均匀,不均匀的温度分布产生了热剪切应力,热剪切应力峰值达到0.62 GPa,分布在41.5°小斜面上.加热顶锤内部的剪切应力值较非加热锤内部的剪切应力值高出18.0％.模拟分析结果与金刚石的高压合成实验事实相符,在理论上解释了加热顶锤使用寿命较非加热顶锤使用寿命短的原因,此项工作对于提高大顶锤使用寿命,降低生产 关键词： 热应力 顶锤 有限元法 工业金刚石     

ITER屏蔽包层屏蔽块热工水力分析

通过ANSYS CFX对ITER屏蔽块进行了热工水力分析,对同一计算模型给出了两套不同的网格,分析了网格对计算精度的影响,结果表明两套网格都有较好的计算精度。通过数值模拟分析了壁面粗糙度对流动及传热的影响,结果表明壁面粗糙度是影响传热的一个非常重要的因素。     

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通过ANSYS CFX对ITER屏蔽块进行了热工水力分析,对同一计算模型给出了两套不同的网格,分析了网格对计算精度的影响,结果表明两套网格都有较好的计算精度。通过数值模拟分析了壁面粗糙度对流动及传热的影响,结果表明壁面粗糙度是影响传热的一个非常重要的因素。     

热应力分析在辐射制冷器优化设计中的应用

介绍了辐射制冷技术的特点、应用及发展方向 ,并指出在设计辐射制冷器时进行热应力分析的必要性 ;详细讨论了支撑系统热应力分析的主要内容和方法 ,并对影响热应力的主要因素进行了分析。     

ITER真空室中子屏蔽设计

ITER真空室中子屏蔽主要是屏蔽中子流、伽马射线以及降低环向场波纹度。介绍了ITER真空室的结构特点及屏蔽结构料材的选取情况,发展了屏蔽设计思想及相关的支撑结构,对铁磁性材料填充区域进行了布局设计。依据ITER真空室物理学计算结果,确定了屏蔽区域屏蔽材料的填充率。基于三维建模软件进行了屏蔽块零件库的仿真设计和屏蔽结构的模拟仿真。     

ITER中子屏蔽结构的设计与分析

在ITER真空室的双层壳体之间嵌入中子屏蔽结构用来屏蔽聚变反应中产生的中子流和降低环向磁场的波纹度,从而确保聚变反应的安全进行。阐述了中子屏蔽结构的概念设计、设计准则、详细设计、装配方案等整个设计过程。选取组成整个中子屏蔽结构的一个屏蔽块作为研究对象,通过分载荷步对其进行了热-结构耦合分析,获得各部件响应应力均小于许用应力,满足ITER国际组的设计要求,从而验证了中子屏蔽结构设计的合理性。     

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对流动的液态锂限制器回路平台的热力学及流动性进行了分析.通过ANSYS分析发现,限制器工作在350℃的温度下,通过真空室壁内侧添加的热屏蔽层及氦冷的应用,可以有效地控制真空室壁的温度在180℃以下.对注锂管法兰的温度分析发现,通过流速2.5m.s-1的水冷设计,能够控制法兰刀口位置的温度在60℃左右.根据液态锂2m3.h-1的流量设计要求,分别估算了液态锂回路中沿程阻力损失及局部阻力损失,综合回路中的锂流动盘与电磁泵之间的高度压差,计算出液态锂驱动所需的电磁泵压头为14.2m.根据流动液态锂实验回路的热力学及流动性分析,设计完成了液态锂回路并开展了流动液态锂实验.实验结果表明,系统温度控制合适,没有出现真空室或注锂法兰过热引起的泄漏.同时电磁泵能够克服阀门及管道的阻力等顺利的驱动液态锂流动形成闭合的循环回路.     

Faraday shield effects on a half-turn loop antenna used for ICRFplasma heating

The characteristics of a half-turn loop antenna having a Faraday shield (used for ion-cyclotron RF plasma heating) have been systematically investigated. The main interest is to clarify the Faraday shield effects on the near-zone electric field distribution. It has been confirmed that, in the presence of the Faraday shield, undesirable field components are sufficiently suppressed, and the heating component E _y, which otherwise is strongly localized as an end effect, has been found to be distributed uniformly along the antenna in the case of a short electric length. It is found that the shielding strips should be uniformly distributed over the entire region around the half-turn loop antenna     

流动液态锂回路的设计与初步实验研究

对流动的液态锂限制器回路平台的热力学及流动性进行了分析。通过ANSYS分析发现,限制器工作在350℃的温度下,通过真空室壁内侧添加的热屏蔽层及氦冷的应用,可以有效地控制真空室壁的温度在180℃以下。对注锂管法兰的温度分析发现,通过流速2.5m•s^-1的水冷设计,能够控制法兰刀口位置的温度在60℃左右。根据液态锂2m³.h^-1的流量设计要求,分别估算了液态锂回路中沿程阻力损失及局部阻力损失,综合回路中的锂流动盘与电磁泵之间的高度压差,计算出液态锂驱动所需的电磁泵压头为14.2m。根据流动液态锂实验回路的热力学及流动性分析,设计完成了液态锂回路并开展了流动液态锂实验。实验结果表明,系统温度控制合适,没有出现真空室或注锂法兰过热引起的泄漏。同时电磁泵能够克服阀门及管道的阻力等顺利的驱动液态锂流动形成闭合的循环回路。     

回旋行波管低加热功率阴极的研究

为降低回旋行波管阴极的加热功率,采用支持筒切缝和支持筒外加热屏的阴极结构,运用ANSYS有限元软件对该结构的切缝数目和切缝深度进行优化计算,并分析切缝和加热屏对阴极发射带温度分布的影响;给出了阴极发射带温度和切缝数目、切缝深度的关系。在发射带同等温度条件下,对比优化结构和原结构的加热功率。结果表明,改进后的结构使得加热功率下降了约40%, 大大降低了阴极的加热功率,为高性能回旋行波管热阴极的研制提供了一定的参考。     

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现有的法拉第屏蔽(FS)冷却结构无法满足未来EAST长脉冲稳态运行的要求,需要进行优化改进.通过理论和数值模拟方法,对FS原有冷却结构进行了优化设计,并获得了改进后FS冷却管道的流速和压力分布.通过比较不同进口条件下FS流体压降和结构温度分布情况,获得了适合优化后FS结构运行的流动参数,为未来ICRH天线FS的运行提供了理论指导.     

EAST ICRH天线法拉第屏蔽冷却结构优化

现有的法拉第屏蔽(FS)冷却结构无法满足未来EAST 长脉冲稳态运行的要求,需要进行优化改进。通过理论和数值模拟方法,对FS原有冷却结构进行了优化设计,并获得了改进后FS冷却管道的流速和压力分布。通过比较不同进口条件下FS流体压降和结构温度分布情况,获得了适合优化后FS结构运行的流动参数,为未来ICRH天线FS的运行提供了理论指导。     

Spherical warm shield design for infrared imaging systems

The F-number matching is the primary means to suppress stray radiation for infrared imaging systems. However, it is difficult to achieve exact F-number matching, owing to the restriction from detectors, or multiple F-number design. Hence, an additional shield is required to block the certain thermal radiation. Typical shield is called flat warm shield, which is flat and operates at room temperature. For flat warm shield, it cannot suppress stray radiation while achieving F-number matching. To overcome the restriction, a spherical reflective warm shield is required. First of all, the detailed theory of spherical warm shield design is developed on basis of the principle that stray radiation cannot directly reach the infrared focal plane array. According to the theory developed above, a polished spherical warm shield, whose radius is 18 mm, is designed to match an F/2 infrared detector with an F/4 infrared imaging system. Then, the performance and alignment errors of the designed spherical warm shield are analyzed by simulation. Finally, a contrast experiment between the designed spherical warm shield and two differently processed flat warm shields is performed in a chamber with controllable inside temperatures. The experimental results indicate that the designed spherical warm shield cannot only achieve F-number matching but suppress stray radiation sufficiently. Besides, it is demonstrated that the theory of spherical warm shield design developed in this paper is valid and can be employed by arbitrary infrared imaging systems.     

25倍中红外连续变焦光学系统设计

针对制冷型320pixel×240pixel凝视焦平面阵列探测器,设计了一个25倍中红外连续变焦光学系统。该系统由变焦系统和二次成像系统构成。变焦系统由两个子变焦系统串联而成,可以实现高变焦比;二次成像系统的作用是压缩物镜口径和实现冷光阑效率的要求。该中波红外连续变焦系统光学系统的工作波段位于3.7～4.8μm,可以实现12～300mm连续变焦,F数达到2.5,满足100%冷光阑效率的要求。该系统具有变焦比大、相对孔径大、变焦行程短和变焦轨迹平滑等优点。