TBM子模块冷却剂流量分析及结构改进设计

采用计算流体软件FLUENT对国际热核聚变实验堆(ITER)实验包层模块(TBM)的子模块冷却剂流量分配进行三维数值模拟。结果表明,原有子模块冷却管道内氦气流量分配具有严重的不均匀性,导致冷却剂传热效率降低。为此,在对冷却剂流量进行三维数值模拟的基础上对相应的结构做了合理的改进设计,保证了实验包层模块及ITER的安全运行。     

周期射流冲击下导流板流动换热特性数值研究

本文对被动隔热导流板在周期射流冲击环境下的流场特性及热响应特性进行三维数值研究,分析了射流喷管与导流板间距、导流板水平倾角及轴向倾角三个参数的影响规律。研究结果表明射流空气冲击到导流板后90%的气流被向上侧及前后两侧偏导,导流板的水平倾角越大则气流向上侧偏导能力越弱,轴向倾角的存在可实现对气流前后侧导流流量的分配。导流板耐热层温度在进入第四个射流周期后呈现稳定周期波动,射流冲击距离越小、导流板水平倾角越大则其板面温度水平越高。     

全玻璃真空太阳能热水器强化换热机理分析

本文应用Ansys Fluent软件对加装导流板全玻璃真空太阳能热水器内自然对流流场进行三维数值模拟计算,并与实验进行对比分析,通过改变导流板长度和位置改善热水器内的流动和换热。结果表明,与无导流板结构相比较,加装导流板后管内涡流消失,流体流动稳定,有利于管内自然对流,增强了换热效果,水箱内温度分层效果明显,有助于提高换热效率;同时得出导流板长度最佳选择范围为1.4～1.6 m,导流板加装在玻璃管中间位置与距管中间位置偏下1/2之间范围内更有助于换热。     

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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。     

ITER重力支撑系统的有限元模态分析

用ANSYS有限元软件建立了ITER重力支撑系统（20度最小旋转周期）3维有限元分析模型，采用分块（Block Lanczos）法对ITER重力支撑系统进行有限元模态分析。计算分析，ITER重力支撑系统的前10阶固有频率和振型。模态分析结果表明ITER再力支撑结构的韧性板刚度对模态影响较大。     

火电厂间接空冷塔导风板数值研究

在火电厂中,环境风的速度和方向皆会对间接空冷塔的冷却性能产生重要影响,本文为了研究环境自然风对火电厂间接空冷塔冷却性能的影响,建立空冷塔入口处导风板的温度场和动力场三维数值计算模型,采用SRF模型模拟导风板旋转,对塔内空气动力场及温度场进行三维数值模拟,获得了相应的速度场和温度场。将数值模拟与实验结果进行对比,得到侧风下导风板数量及旋转速度对间接空冷塔的冷却性能影响规律。研究表明,不加导风板,在5 m/s风速下,空冷塔冷却性能严重恶化,设置8块导风板后,换热量可提高1 5.08%,并且将导风板旋转后,换热量可以进一步提高,换热量随着旋转速度的增加呈现先减小后增大的趋势。     

EAST 钨偏滤器外靶板热工水力分析

为提高EAST 偏滤器的抗热载和排热能力,将偏滤器第一壁的材料由原来的石墨改为钨,在结构上,靶板采用了类ITER 的单块结构,支撑和冷却采用一体化的盒式结构。确定了EAST 钨偏滤器的冷却结构后,通过水管的流固耦合传热模型,分析了外靶板在紊流冷却方式下的散热情况。同时计算了在水冷系统失效的情况下,偏滤器外靶板的危险区域在3、5、8、10MW·m^-2 热流密度下的瞬态温度分布情况。结果表明,水流速度在4m·s^-1 时, 水管可以承受峰值功率10MW·m^-2 的热流密度,能够很好地满足EAST 装置运行的排热要求。     

ITER极向场PF6磁体支撑冷却系统的优化设计及制造

提出了深孔钻直冷方案用于优化 ITER 极向场 PF6 磁体支撑冷却系统设计。采用有限元分析方法, 从换热效率、流体压降、结构强度等方面对流道数量和孔径进行了最优化设计。结果表明,9 条直径 10mm 的冷 却流道可以达到最佳的冷却效果。同时,在服役环境下支撑部件的机械强度和温度分布、流体的运行参数均能满 足 ITER 磁体支撑的设计要求。目前所有 PF6 磁体支撑已完成了制造和检验,并顺利交付 ITER 组织。      

凝汽器三维汽相流场与传热特性的数值预测及改善

在采用准三维数值计算方法计算与分析一台双流程凝汽器的三维汽相流动与传热特性的基础上,针对由于冷却 水温度沿流向上升引起的汽流偏斜对传热特性的不利影响,提出一种利用导流板改善流动与传热特性的措施,通过计算证 实了措施的有效性。     

高温平板气膜冷却流热耦合数值模拟

本文采用流热耦合的数值计算方法,对某高温平板气膜冷却实验台试验段进行了数值模拟,主要研究内容包括:数值预测热障涂层对超级合金平板的热保护作用、主流加入水蒸气后对气膜冷却效果的影响以及平板内部温度沿板厚方向分布的特点.通过对数值模拟结果的分析发现,热障涂层能够有效地保护超级合金平板表面;主流加入水蒸气后气膜冷却效率会降低.此外,在射流孔附近区域,平板内部温度沿板厚方向的分布是非线性的,越远离射流孔,该温度分布越接近线性.     

ITER极向场内馈线的结构设计

根据ITER装置对极向场内馈线系统的性能要求,同时考虑该系统所处空间位置的复杂性和工作环境的特殊性,利用三维建模软件CATIA对极向场内馈线结构进行概念设计,为同类型超导磁体的馈线设计提供了有益的参考。     

管道连接装配型ITER增强热负荷第一壁的初步设计

中方承制的ITER第一壁采用大量焊接连接结构，冷却通道焊缝多，冷却水泄漏风险大，且存在焊接装配难以更换缺损部件等关键问题。在全尺寸原型件工艺认证阶段，需基于半原型研发基础，对其进行更改设计。设计重点在于手指部件采用前部燕尾槽和中部螺钉连接的固定结构，手指对采用前部管管连接、中部管连接件与中心梁焊接形成内部冷却通道回路。对初步设计模型进行了结构热及弹塑性分析。分析结果显示其温度、位移、强度均在可接受范围内，可以采用这种结构继续进行整个增强热负荷第一壁的详细设计。     

独立自由曲面LED汽车前雾灯的光学设计

为了使车辆驾驶员在雾、雪、雨或者尘埃等不同的恶劣气象条件下能够得到充分照明, 且避免造成对方会车司机炫目, 设计了具有明暗截止线的前雾灯系统。基于非成像光学理论, 采用照度优化设计法, 运用数值计算求解出自由曲面反射镜(FFR)各个点坐标的坐标值。合理划分基础面, 并调整各子块的扩散角度, 实现配光要求。通过蒙特卡洛模拟法进行追迹光线, 测试结果表明:配光效果满足机动车前雾灯配光性能(GB4660-2016)对各测试点的照度要求, 且明暗截止线清晰, 体积小, 边缘区域也有较高光能, 光线利用率达到52.7%。     

ITER PF电源现场层监控系统网络拓扑延时分析

为保障ITER极向场(PF)电源系统的高实时性控制需求,根据其设备体积大、分布分散等特点,选取了支持多种设备连接拓扑的实时工业以太网现场总线EtherCAT作为ITER PF电源现场层监控系统的数据通讯协议。为研究ITER极向场电源现场层监控系统的实时性,分析了数据帧在几种适合ITER PF整流器单元现场层信号采集与控制的现场总线设备网络拓扑中的传输延时,通过搭建测试平台验证了方案设计的可行性与正确性。在满足控制系统高实时性要求的同时,经对比找出了较为适合的设备网络拓扑来设计ITER PF电源现场层监控系统,也为ITER PF电源的其他子控制系统的拓扑优化提供了借鉴。     

ITER装置中IWS装配仿真设计及研究

内中子屏蔽层(IWS-In Wall Shielding)是国际热核聚变实验装置(ITER)中核心装置-真空室(VVVacuum Vessel)的重要组成部分.由于真空室结构复杂,各项性能要求高,根据ITER国际组织要求,其所有结构必须结构设计与装配模拟研究同步进行,通过对其装配过程的动态模拟,确定其各部件的装配关系,...     

ITER偏滤器朗缪尔探针测控系统初步设计

根据ITER诊断测控需求和控制、数据访问和通信(CODAC)设计规范,偏滤器朗缪尔探针系统使用企业建模工具(EA平台)进行仪器和控制建模设计.参照中央控制系统自动化运行和控制流程,完成了探针测控系统在等离子放电模式下运行流程的逻辑分层,具备数据采集、探针驱动电源管理、机柜健康监测、EPICS通讯等基本功能,实现了系统软...     

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在ITER试验包层模块HC-SB TBM结构设计和热工计算分析的基础上,对包层模块中的重要部件第一壁做了优化分析。利用有限元分析软件ANSYS的可编程命令流模式,对HC-SB TBM第一壁前壁进行了温度和应力的数值模拟,在满足结构材料的许用温度和应力的前提下,给出了第一壁前壁的最佳设计方案。     

HL-2M 主机线圈冷却系统设计和优化

用一维网络仿真和解析计算方法对HL-2M 磁体TF 线圈、PF 线圈和CS 线圈水冷却系统进行设计和计算,给出了冷却系统工程设计所需要的水力参数。通过优化冷却系统的资用压力和流量分配,得到满足子系统动力输出的最大流量为400m³•h⁻¹,最大压力为1.8MPa,满足线圈在最大流速4.5m•s⁻¹ 下热交换的要求。