CFETR杜瓦冷屏初步设计与热分析

选择304LN 不锈钢作为冷屏的制作材料,将杜瓦冷屏分为16 个扇区,每个扇区由20 个子部分组成,在每一个子部分上布置相应的冷却管。选择液氦作为冷却剂。为检验杜瓦冷屏结构是否符合设计要求,分析了杜瓦冷屏的传热方式以及冷却原理,利用FLUENT 软件对设计的冷屏结构进行了热分析,得到了杜瓦冷屏面板的温度分布情况以及冷却管道进出口压力差。结果表明,杜瓦冷屏面板温度和冷却管道进出口压力差在合理范围内,验证了冷却管道布局的合理性,为后续杜瓦冷屏的设计提供了重要参考。     

电磁轨道发射器的模型化研究方法北大核心CSCD

为了更高效地对电磁轨道发射进行大量的实验研究,分析改进了使用中小口径发射器作为研究对象的模型化研究方法。考虑到材料属性等实验条件的可行性,对电磁轨道发射器进行模型化,分析其电磁场、温度场等物理场以及速度、带载能力等性能指标,提出较为可行的模型化研究方案,并利用Ansoft Maxwell等软件对瞬态情况下的发射器三维模型进行仿真验证。理论推导和仿真结果表明:电磁轨道发射器的模型化研究方法有很多种,在大口径原型发射器中采用电导率相对较低的材料,即可实现与现有的、采用电导率较高材料的中小口径发射器的物理场匹配,且保证速度和单位体积带载能力相同。     

ITER极向场磁体支撑冷却系统设计、分析与优化

讨论了ITER装置极向场磁体支撑的冷却管道分布方式,择优选用了沿支撑体宽度方向的管道分布方式进行了计算与分析。选取了冷却剂的温度与压降以及支撑体的温度作为评判分析结果好坏的依据,用有限元方法得到了符合设计标准的冷却管道系统的设计方案与数值模拟结果。     

四轨电磁发射器的背场增强仿真分析

针对四轨电磁发射器的背场增强方案的电感梯度进行了仿真分析。根据虚功原理,推导了背场下的四轨电磁发射器电感梯度公式。建立了三维背场仿真模型,分析了不同主、附轨道参数下电感梯度的变化规律。仿真结果表明:添加背场后,增大发射器口径、减小主附轨间距和附轨道截面积均能够实现系统电感梯度的提升;背场增强下,在主轨道高度达到口径的57%时,邻近效应已变得明显;相同附轨道截面积下,为增大系统电感梯度应优先减小附轨道厚度,为缓解电流邻近效应可优先减小附轨道高度;凹形截面附轨道能够明显改善电流邻近效应。     

超导可控电抗器低温系统冷却管道设计

35k V超导可控电抗器工作在70K温区和交流工况下时,由于交流损耗和杜瓦漏热等因素影响,超导双饼端部及杜瓦内壁会产生温升,引起局部失超。文中对超导可控电抗器使用低温过冷液氮冷却进行了分析,调节冷却液流量,改变冷却管道分布和冷却液入口温度,进行了冷却效果的对比分析。仿真结果表明,增大冷却液流量、均匀分布冷却管道和降低冷却液入口温度能够降低杜瓦内温升。     

CFTER包层第一壁热工水力分析

简要描述了CFETR氦冷固态增殖包层的结构设计,介绍了包层第一壁的冷却结构。用ANSYS CFX程序对CFETR包层第一壁进行了热工水力分析。研究了如何获得第一壁的最佳出口温度,并保证第一壁结构材料的热负荷承受能力。讨论了通过改变冷却管道粗糙度和优化冷却管道布置两种方法对第一壁结构进行优化。结果表明,优化的冷却回路既满足了材料的许用温度要求,又满足了氦气的出口温度要求。     

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简要描述了CFETR氦冷固态增殖包层的结构设计,介绍了包层第一壁的冷却结构。用ANSYS CFX程序对 CFETR 包层第一壁进行了热工水力分析。研究了如何获得第一壁的最佳出口温度,并保证第一壁结构材料的热负荷承受能力。讨论了通过改变冷却管道粗糙度和优化冷却管道布置两种方法对第一壁结构进行优化。结果表明,优化的冷却回路既满足了材料的许用温度要求,又满足了氦气的出口温度要求。     

螺栓紧固型轨道发射器预紧力

轨道发射器通电轨道要承受很大的电磁扩张力,为了控制发射器口径形变,避免烧蚀,通常要在发射装置的封装层上施加预紧力。针对具体发射装置,运用三维耦合场对不同螺栓预紧力下的口径形变进行了计算,并进行了相关试验。试验结果表明,须将口径形变百分比控制在0.61%以内,方可实现无烧蚀发射。     

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提出了一种利用ANSYS软件模拟单轴扩散焊过程的仿真计算方法,主要研究采用单轴扩散焊工艺制备聚变实验包层模块冷却管板中的管道变形问题,同时采用低活性马氏体钢进行了相关实验研究,并将实验结果与仿真结果进行对比以验证计算方法的可靠性。结果表明,在单轴扩散焊过程中,管道出现较大变形;仿真计算结果与实验结果吻合良好。这表明本方法将有助于单轴扩散焊制造冷却板的工艺改进。     

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。     

C型固体电枢3维有限元电磁发射计算

对轨道型固体电枢电磁发射的电磁过程进行了研究,建立了基于麦克斯韦准静态A-Φ场方程的3维静枢电磁发射数值模型。利用ANSYS有限元电磁模块结合发射装置的实测参数,对电枢在静枢模型下的电磁发射进行了模拟。计算结果表明:馈入相同电流加载波形时,流经C型电枢的电流密度、磁通量以及电磁发射过程中所受电磁力,在不同时刻的内部分布、峰值和大小均与文献计算结果相符。     

脉冲大电流电磁轨道发射装置特性

为获得大电动力、低温升、高结构强度的轨道型电磁发射器,分析了脉冲大电流电磁轨道发射装置的工作性能,对电感梯度、通流能力进行了判定,并分析了重力、电枢电动力与螺栓预紧力共同作用下电磁轨道发射装置的力学特性。结果表明:在导轨长度及截面宽度固定的情况下,截面厚度越小,电感梯度越大;截面厚度越大,温升越低。为了获得大电感梯度、低温升并考虑材料成本,应合理设计各个部件的形状及尺寸。     

电磁发射枢轨界面初始接触状态研究

C型电枢通过尾翼弹性变形为电磁发射提供枢轨壁面初始接触力,初始接触状态对电磁轨道发射全过程的滑动界面状态起决定作用,影响系统效率和轨道寿命。通过建立接触模型进行模拟计算和设计多组对比试验,研究了C型电枢作用下初始接触状态。考虑材料的安全变形控制范围,在电枢头部尺寸的微小变动和尾翼的不同设计尺寸下,分析了接触压强、接触区域(面积)、接触力的变化规律。提出了控制接触状态的关键参量——压入比,接触区域随压入比的增大从电枢尾部向头部移动,最大接触面积约占总接触表面的50%。讨论了良好电接触要求下最佳接触状态及其工程实现方法。     

带集磁器的吸引式电磁力小管件翻边方法

针对微小铝合金管件电磁翻边工艺,现有方法将驱动线圈置于管件端部外侧,利用双频电流法产生吸引式电磁力实现翻边。然而其翻边能力不强,基于此提出一种带集磁器的吸引式电磁力翻边方法。在现有方法基础上引入集磁器,利用其能够改变磁场位形的特点,优化电磁力分布并增大轴向电磁力,达到增强翻边效果的目的。为验证该方法的可行性,通过搭建管件翻边过程的电磁-结构全耦合有限元仿真模型,对比引入不同集磁器后的翻边效果,同时分析了不同工况对电磁力分布、电磁力密度以及磁场和涡流的影响。得出阶梯型集磁器效果最佳,结果表明,该方法下管件翻边角度从38°增大到90°。进一步分析表明,其磁通密度径向分量和涡流密度环向分量分别增大到164%和135%,作用在管件上的电磁力分布改变,峰值时刻轴向电磁力体密度明显加强,增大到211%。该方法进一步完善了对微小铝合金管件的电磁翻边成形,对拓展电磁成形技术在铝合金管件翻边上的应用具有一定意义。     

轨道交通用高温超导直线感应电机电磁分析

设计研究了一种用于轨道交通的新型高温超导直线感应电机模型。并结合轨道交通用直线感应电机的实际运行状况,利用ANSYS软件对超导直线感应电机模型进行电磁分析。获得电机内部的磁场分布规律;并研究了电磁气隙、次级材料及次级感应板厚度对电机电磁推力的影响。最后在相同运行条件下,将传统铜绕组电机与高温超导电机做了比较,超导直线感应电机在电磁推力上有优势。     

分布储能式电磁轨道炮效率分析

分布储能式电磁轨道炮在长导轨发射中具备高发射效率优势,为实现分布储能式电磁轨道炮的恒流特点,建立可供发射器参数、结构设计参考的仿真模型尤为重要。针对口径为60 mm×80 mm的矩形轨道炮,根据电流波形的平稳性要求,沿导轨方向设置电流馈入点,诊断电枢位置并分时序触发各馈入点电源,以测试分布储能式电磁轨道炮的工作性能。在COMSOL三维磁场中建立矩形导轨-电枢模型,基于电流和磁场的多物理场耦合有限元分析得到磁场和电流的分布,并利用电磁场仿真结果实现电流趋肤效应下轨道电阻梯度计算。基于MATLAB SIMULINK平台对电容储能型脉冲功率电源模块建立电气电路;分析分布储能式电磁轨道炮非线性时变的动态特性并建立轨道及电枢阻抗模型,计算正向电磁力、滑动摩擦力构造电枢的运动方程,并使用信号电路建立电枢-导轨模块,通过Simulink测量模块连接两个隔离的网络,仿真计算得到导轨电流及电枢的出膛速度。设计了总储能为4.16 MJ的分布式储能轨道炮,结果显示,电容预充电压为10.8 kV时,导轨长为3 m的分布式电磁轨道炮可将1 kg的弹丸加速至1.4 km/s,与炮尾集中式电磁轨道炮相比,系统发射效率可提升约3%。     

预载条件下Y-Ba-Cu-O块材的悬浮力弛豫特性

文中以实验技术为手段,研究了不同工况下预载抑制悬浮力弛豫衰减的作用规律.实验以Halbach永磁轨道和三籽晶方形Y -Ba-Cu-O块材组成的系统为主要研究对象,通过改变块材的场冷方式、工作高度、预载高度等,研究这些因素对块材悬浮力弛豫的影响规律.选取30mm场冷高度、15mm工作高度,改变永磁轨道和块材,研究了轨道磁...     

Ferrofluidic Open Loop Pulsating Heat Pipes: Efficient Candidates for Thermal Management Of Electronics

Thermal management of electronic devices is presently a serious concern. This article investigates the thermal performance of a five-turn open-loop pulsating heat pipe in both start-up and steady thermal conditions. The effects of working fluid, namely water and ferrofluid, heat input, charging ratio, ferrofluid concentration, orientation, as well as application of magnetic field, are explored. Experimental results show that using ferrofluid enhances the thermal performance in comparison with the case of distilled water under certain conditions. In addition, applying a magnetic field on the open-loop pulsating heat pipe charged with ferrofluid improves its thermal performance. Charging ratios that lead to lower thermal are mentioned. Optimum concentration of ferrofluid in steady-state performance is 2.5 g/L. This study helps to design electronic cooling devices more efficiently.     

Vibration analysis of rail grinding using a twin-wheel grinder

Grinding is the final process of machining a rail. Conventionally, the rail’s surfaces are ground by a single-wheel grinder. The vibrations caused by the grinding process can greatly influence the final surface roughness and dimensional accuracy of the rail. This research investigates performance achieved by using two grinding wheels simultaneously and symmetrically on two opposite surfaces of a rail. In practical terms, the feed force from the two grinding wheels cannot be aligned perfectly, and the imbalance and/or imperfect roundness of the grinding wheels will certainly result in vibrations during the grinding process. This study applies an impedance method to determine rail vibration and the grinding instability, such as chatter caused by feed force misalignment and grinding wheel imbalance. When compared to conventional single-wheel grinding, the results indicate twin-wheel grinding reduces rail vibration, leading to low incidence of grinding chatter and better grinding performance. However, feed force misalignment between the two grinding wheels can lead to increased chatter, and both resonance and chatter may occur at lower grinding speeds as feed force misalignment increases. Results also show that feed force misalignment has a greater effect on rail vibration and chatter than imbalance asynchronization between the two grinding wheels.     

Activation energy process in hybrid CNTs and induced magnetic slip flow with heat source/sink

Effect of induced magnetic field is critical as a result of much controlled and focused on liquid flow is wanted in numerous modern and clinical procedures for example electromagnetic casting, drug delivery and cooling of nuclear reactors. Hence this investigation explains the behaviour of hybrid carbon nanotubes (CNTs) flow through slipped surface with induced magnetic field. Accumulation of SWCNTs (single wall) and MWCNTs (multi wall) nanomaterial with water base liquid is considered. Thermal performance is analyzed with regular heat source/sink effect. Chemical reaction and activation energy impacts are incorporated in mass equation. Solution of the similarity equations are obtained by adopting RKF45 method. Influence of flow variables are illustrated through graphs and computational values of drag force, Nusselt number and Sherwood number are presented in tables. It is noted that activation energy enhance the concentration field whereas opposite behaviour for reaction rate. Also induce magnetic field boosted with the larger values of magnetic Prandtl number. Furthermore it is observed that hybrid CNTs nanomaterial having higher rate of heating/cooling compare to singular CNTs nanomaterial.