高功率半导体巴条激光器的热特性分析

对采用5层叠焊的微通道无氧铜热沉冷却的巴条激光器进行了流体动力学(CFD)分析。建立了条宽10 mm、腔长1.5 mm巴条芯片的流固耦合共轭传热模型,得到了不同流量水冷下激光器的热阻和压力损失曲线。分析了300 m L/min水流时,激光器的温度分布和冷却水的流动性能。实验条件下,测试了该微通道热沉封装的808 nm巴条激光器的热阻和压力损失。数值计算和实验测试所得的结果一致,在300 m L/min水流下,巴条热阻为0.38℃/W,在温度不高于70℃时可满足连续模式下90 W的散热要求。     

强激光热管冷却镜的数值研究

 为消除强激光微沟道水冷镜冷却水压力和扰动对激光输出稳定性的影响和冷却水道对冷却水流量的限制,提出并设计了热管冷却镜。采用ANSYS有限元软件,模拟计算了相同结构下镜面热吸收为12 W/cm²,实心镜、微沟道水冷镜与热管冷却镜连续工作60 s下镜体温升和镜面变形量。计算结果表明：热管冷却镜镜面轴向位移最大峰谷值为0.109 4 μm,微沟道水冷镜最大峰谷值为0.845 μm,实心镜镜面最大峰谷值为1.33 μm,热管冷却镜对镜面变形改善显著。     

HL-2M 环向场线圈水冷数值模拟与分析

建立了环向场线圈的水冷计算模型,根据热传导和对流换热方程进行了数值模拟分析。计算结果表明：指形接头与铜板的界面接触热阻和接触电阻对指形接头的温升影响较大,但在平顶电流为140kA 及其电流平顶7s 时,由焦耳热引起的最高温升40℃以下,故环向场线圈的温度均不会超过80℃,且15min 后TF 线圈温度均降至30℃以下。在平顶电流为190kA 时,线圈通电持续时间可根据界面实测接触热阻、接触电阻以及线圈初始温度来确定。     

EAST������Ȧ�ڵ�������ŵ�����е��ȸ���

通过求解椭圆积分,计算了EAST极向场系统的磁场分布,从而计算出极向场线圈在等离子体放电过程中的热负荷。并根据磁体运行的热工水力条件估算出极向场线圈在等离子体放电过程中的最高温升。     

ITER ELM原型线圈水压降测试

ITER ELM线圈设计用于控制等离子体边界局域模,线圈导体采用氧化镁矿物绝缘导体结构,其中铜导体采用内径33.3mm的中空铬锆铜导体。单匝ELM线圈最高运行电流为15kA,线圈运行过程中铜导体内通入去离子水冷却,设计冷却水流速为8m3/s以保证线圈达到稳定运行温度。等离子体物理研究所完成了ITER内部线圈ELM原型线圈预研及制造并搭建了线圈流动阻力实验平台,并对ELM原型线圈进行压降测试实验。文中介绍了ITER装置中ELM线圈的压降测试平台的设计,对线圈压降实验数据进行分析。对比理论值与实验值,实验结果表明理论计算与实验值基本一致,实验结果具有可信性。     

ITER TF导体压降流阻测试试验与分析

由于国际热核聚变实验堆(International Thermonuclear Experimental Reactor,简称ITER)的磁体系统运行时利用迫流氦进行冷却,迫流氦在线圈内部流动,产生一定阻力,会影响磁体线圈的正常工作,需要对磁体线圈进行压降测试。着重介绍线圈导体的流体测试试验,根据ITER纵向场(Toroidal Field,简称TF)的导体PA技术要求,搭建测试平台并在室温下进行氮气压降-流量测试实验。使用经验公式进行理论压降计算,计算结果与测量值进行对比,较为接近。同时,也利用该根导体参数进行低温下压降计算,计算结果和国外相关数据,相似。     

非共沸工质有机朗肯循环的热力学分析

通过热力学推导,给出了基于Jacob数和蒸发冷凝温度之比来预测理想非共沸工质有机循环热效率和输出功的理论公式,同时与利用Matlab编程计算的数值计算模型进行了对比.同时以空气作为热源,采用水冷的方式,以R227ea/R245ca作为工质,研究了不同的冷却水温升和冷却水进口温度对其不同质量分数下的输出功的影响.结果发现,当冷却水温升小于工质的温度滑移时,二者相等时存在输出功的当地最大值;当冷却水温升大于工质的温度滑移时,温度滑移最大时存在输出功的最大值。在相同的冷却水温升下,冷却水的进口温度越低,工质相同质量分数下输出功越高,同时最大输出功对应的工质质量分数不变。     

无水乙醇脉动热管相变蓄放热器放热实验分析

为研究脉动热管在相变蓄放热装置中对放热的强化,设计了一套脉动热管相变蓄放热装置,搭建了试验台。以无水乙醇作为充注工质,充注率为0.5,相变材料采用Ba(OH)_2·8H_2O(八水氢氧化钡),质量4.5 kg,热循环采用底部加热顶部冷却,设定几组工况进行对比实验,发现放热过程中脉动热管的作用非常显著,实验工况下总放热时间由13495 s减小到12665 s,总放热时间减少了830 s,相变潜热放热时间由7300 s减小到5330s相变潜热放热时间减少了1970s,减幅达到27%,冷却水最高温度升高了4℃;发现冷却水初始温度越低潜热放热时间和总放热时间越少,水槽内冷却水最终温度也越低,但冷却水温度不宜过高或者过低,本装置冷却水最佳温度范围为15～20℃;实验中发现增大冷却水流量,总放热时间和相变潜热放热时间都只会微弱减小,冷却流体流量对放热过程影响不大,建议冷却流体的流量为0.1m~3/h。     

封闭式喷雾冷却系统启动时间

 以蒸馏水为冷却工质,对冷凝器内置的封闭式光滑表面喷雾冷却系统进行了启动时间变化规律的实验研究,结果表明喷雾系统不同模块最优启动顺序为冷凝器、泵和加热器。采取6种不同的启动顺序,启动后加热表面的温度不均匀度均小于0.25 ℃。在最优启动顺序下,研究了冷却水流量、泵高度、加热功率和喷雾流量对启动时间的影响。随冷却水流量和喷雾流量增加启动时间缩短,随泵高度增加启动时间略微增大,随加热功率增大启动时间先增大后减小。启动时间影响程度由大到小的因素依次为喷雾流量、冷却水流量、加热功率及泵相对于加热表面的高度。喷雾工质流量由10 mL/min增大到35 mL/min时,封闭式喷雾系统的启动时间缩短了5 000 s。同样操作条件下,封闭式系统的启动时间比开放式系统延长15%~20%。     

玻璃包覆纯铜丝快速冷却温度场数值模拟

建立了玻璃包覆纯铜丝快速冷却过程温度场的有限元计算模型,模拟得出了冷却过程丝线横断面的温度分布图及节点温度随时间的变化关系。研究了冷却水温度、水流速度对玻璃包覆纯铜丝冷却效果的影响。结果表明:快冷时玻璃层内的温差最大可达45 K/m,铜芯内温差最大为0.12 K/m; 随着冷却水流速增大,冷却效果增强,流速达到0.5 m/s时冷却能力饱和; 冷却水温在283～303 K范围内变化时,冷却效果基本不变。     

流道形状对铜基螺线管线圈冷却效果的影响

采用Fluent和ANSYS Workbench软件对水冷铜基螺线管线圈进行了流体分析及热流耦合分析。得到了水冷铜基螺线管线圈内壁面温度随曲率角和曲面角的变化关系。分析了3种不同流道截面(圆形、椭圆形、三叶形)的螺旋管线圈在同样工况下的出口及交界面的最大温度、平均温度和最小温度,发现流道形状会严重影响螺线管线圈的换热,椭圆截面和三叶形截面的螺旋管线圈相比圆形截面的螺旋管线圈具有更好的冷却效果,如平均壁表面温度均降低了近70℃,管壁上的最高温度也控制在了100℃以内,最大温差也控制在了60℃以内。     

������״��ͭ�����߹���Ȧ��ȴЧ����Ӱ��

采用Fluent和ANSYS Workbench软件对水冷铜基螺线管线圈进行了流体分析及热流耦合分析.得到了水冷铜基螺线管线圈内壁面温度随曲率角和曲面角的变化关系.分析了3种不同流道截面(圆形、椭圆形、三叶形)的螺旋管线圈在同样工况下的出口及交界面的最大温度、平均温度和最小温度,发现流道形状会严重影响螺线管线圈的换热,椭圆截面和三叶形截面的螺旋管线圈相比圆形截面的螺旋管线圈具有更好的冷却效果,如平均壁表面温度均降低了近70℃,管壁上的最高温度也控制在了100℃以内,最大温差也控制在了60℃以内.     

大能量钕玻璃棒状激光器新型热管理技术

 针对kJ级大能量钕玻璃固体脉冲激光器，对比研究了传统恒温水冷方式和采用加热控制的新型热管理技术下的激光棒温度分布情况。结果表明，采用新型热管理技术可大大降低棒内温度梯度，减小泵浦过程中的热效应，确保大能量激光输出；而且加热循环水的最佳升温值在单泵浦脉冲引起的激光棒平均温升值附近，使得径向温差最小，该最佳升温值与脉冲间隔时间有关,比如脉冲间隔15 s时，循环水在每个脉冲过后的最佳升温值为单泵浦脉冲引起的激光棒平均温升值的0.85倍；采用加热控制后水温和激光棒温度整体升高，因此在工作一个脉冲串后，必须恢复激光棒温度到初始状态，然后再进行下一个脉冲串工作。     

高功率微波管收集极的散热分析北大核心CSCD

利用欧拉两相流模型和沸腾换热模型计算了高功率微波管收集极的散热问题。在给出电子束能量沉积规律的基础上,得到了热源项在收集极及冷却水中的分布形式。利用CFD软件计算了脉宽为45ns、重频为5OHz、平均功率为27kW电子束作用下的收集极温度分布,重点研究了冷却水流速对散热效果的影响。研究结果表明,冷却水流速为1．5m／s时,内壁面稳态峰值温度超过了收集极材料的熔点,会导致一定时间后收集极损坏;散热峰值处对流换热大约占总换热量的71．7％,激冷换热大约占28．1％,相变换热占0．2％。冷却水流速小于5m／s时,收集极最高温度随流速增加快速下降;5～10m／s时,温度下降缓慢;超过10m／s后,温度下降速度增大。针对该电子束条件,收集极安全工作要求冷却水流速不得低于5m／s。     

Heat propagation and stability in a small high Tc superconductor coil

Using a Bi-based small high T_c superconductor (HTSC) coil, we have studied its stability against a local disturbance and current-induced quench in the helium gas cooling condition. While the stability margin of HTSC coil against a local disturbance was very large, quench current was limited by a catastrophic temperature rise which originated from the nonlinear characteristic of the Joule heating. The crucial parameter for the quench becomes the nonlinear resistance in HTSC as a function of temperature and transport current. It has been shown that the dynamic characteristics of the quench can be described quantitatively by the simplified one-dimensional heat balance equation.     

The development and investigation of a strongly non-equilibrium model of heat transfer in fluid with allowance for the spatial and temporal non-locality and energy dissipation

The differential equation of heat transfer with allowance for energy dissipation and spatial and temporal nonlocality has been derived by the relaxation of heat flux and temperature gradient in the Fourier law formula for the heat flux at the use of the heat balance equation. An investigation of the numerical solution of the heat-transfer problem at a laminar fluid flow in a plane duct has shown the impossibility of an instantaneous acceptance of the boundary condition of the first kind — the process of its settling at small values of relaxation coefficients takes a finite time interval the duration of which is determined by the thermophysical and relaxation properties of the fluid. At large values of relaxation coefficients, the use of the boundary condition of the first kind is possible only at Fo → ∞. The friction heat consideration leads to the alteration of temperature profiles, which is due to the rise of the intervals of elevated temperatures in the zone of the maximal velocity gradients. With increasing relaxation coefficients, the smoothing of temperature profiles occurs, and at their certain high values, the fluid cooling occurs at a gradientless temperature variation along the transverse spatial variable and, consequently, the temperature proves to be dependent only on time and on longitudinal coordinate.     

烟气型吸收式制冷机的变工况特性研究

基于分布式冷热电联产系统变工况运行的实际需要,建立了烟气型双效溴化锂吸收式制冷机的变工况模型。制冷机变工况模拟计算时,保持浓溶液流量及换热系数(高压发生器除外)不变,得到了烟气进口温度、烟气流量及冷却水进口温度变化时的制冷机各重要性能参数曲线,发现当烟气流量低于50%时,COP下降较快,冷却水进口温度降低时有利于制冷机运行,但是要注意防止浓溶液结晶。制冷机额定工况模拟计算时,与已有文献进行对比,验证模型的可靠性。     

Heat Transfer from a Hot Moving Steel Plate by Air-Atomized Spray Impingement

Air-atomized spray cooling of a hot moving AISI 304 steel plate of 6 mm thickness has been investigated experimentally by varying water flow rate and plate velocity at a fixed nozzle-to-plate distance. It is found that the heat transfer coefficient is a non-linear function of surface temperature. The result shows that the cooling rate increases with an increase in the water flow rate. The highest cooling rate has been found for the static plate, whereas for a moving plate, an increasing cooling rate trend has been observed with increasing plate velocity.     

HL-2M装置常规偏滤器与雪花减偏滤器热工水力分析对比

采用SOLPS程序模拟预测HL-2M装置常规和雪花减偏滤器靶板上的热通量。当流入边缘等离子体区域的热功率约为10MW时,利用CFX/ANSYS软件分析这两类偏滤器各结构、冷却水温度分布及形变和热应力分布情况。结果表明:等离子体总功率相同,雪花减偏滤器靶板上的最高温度比常规偏滤器低169℃;雪花减偏滤器结构所承受的最大热应力和形变比常规偏滤器低约3/7。不改变热负载剖面分布,按一定比例提升热流密度或延长放电时间,雪花减偏滤器体现出比常规偏滤器靶板温升低、冷却水温均衡等优点。因此,雪花减偏滤器能处理更多流进偏滤器区域的热能,有效地降低偏滤器工程设计要求。     

Rapid Consolidation by Spark Sintering of Rapidly Solidified 7075 Aluminum Alloy Powder

Compacts of 7075 aluminum have been produced from rapidly solidified powders by optimizing spark sintering parameters, such as pulse discharge time, fixed maximum temperature, holding time at this temperature, and method of cooling to room temperature after the sintering. High-grade compacts can be obtained by a short process (40-50 s) consisting of heating to 773 or 873 K at a heating rate of 9.6 K/s and holding this temperature for 10 s. The rapidly cooled compacts show the same supersaturated state at room temperature as the received as-atomized powder. Compacts quenched in water just after spark sintering at 873 K for 1.2 ks show the same age-hardening behavior as solution-heat treated compacts. Compacts that are quenched in water and aged after sintering at 873 K for 1.2 ks show the same elongation and flow stress as compacts aged after solution heat treatment. Elongation data suggest that compacts produced with longer holding time at a higher temperature and rapid cooling show a large amount of main alloying elements in solid solution and sufficient promotion of sintering.