节流制冷器自调机构低温形变特性分析

微小型节流制冷器具有体积小、重量轻、可靠性高、启动速度快、冷端无运动部件等突出优势,在红外探测器、红外导引头以及其他电子器件冷却领域实现了大量应用。自调式节微型流制冷器特有的自调机构通过感应节流后温度变化来进行流量(制冷量)的调节,不仅能够有效利用有限的循环工质获得最大的制冷量,而且能够实现高的温度稳定性。为了实现对自调式微型节流制冷器自调机构形变的量化分析,指导自调机构波纹管选型,文中针对内充式自调机构充压波纹管建立了三维数值模型,采用变物性参数,分析了不同充注工质及不同波纹管材料下的低温条件形变特性。研究结果表明,所建立的数值分析模型预测结果与实际测量误差在5%以内,证实了模型的准确性。波纹管是自调机构发生形变的主要部件,除充注压力外,自调机构温度分布的不均匀,对于其形变特性也有一定影响。     

波纹管对超导电缆出口液氮温度的影响

建立了30米长高温超导电缆的二维模型,利用Fluent软件对该模型进行仿真分析。在该模型中,采用波纹管恒温器,分析了波纹管的波距、波高等因素对出口液氮温度的影响。结果表明:在相同的热负荷及流量下,波纹管的波距越小,波高越大,出口液氮温度越高。超导电缆波纹管内液氮温度模拟,为低温冷却系统的优化设计提供理论依据。     

环境对自调式J-T制冷器流量的影响及优化

分析了环境对波纹管自调节式J-T制冷器维持流量的影响途径,并提出了三种优化途径,即通过优化波纹管有效面积与刚度比,或改变调节器工作点温度,或改变调节器充气种类来按需优化环境变化对波纹管自调节式J-T制冷器维持流量的影响。     

轴向冲击载荷作用下梯度圆管的动力学行为

通过建立应力波在圆管中传播的单波模型,引入圆管屈曲过程中壁厚变化修正参数,分析了壁厚沿轴向变化的梯度圆管在受到冲击载荷作用时的轴向屈曲动力响应,并与均匀壁厚圆管进行对比。修正后的单波模型理论结果与数值模拟结果吻合较好。在轴向冲击载荷作用下,与均匀壁厚圆管相比,梯度薄壁圆管具有更好的缓冲作用。     

影响波纹换热管换热性能因素的数值模拟研究

为研究工业生产中应用的波纹换热管换热性能以及相关的影响因素,课题中应用FLUENT软件建立了6种当量直径相同,波高和波距不同的波纹管模型,以常温下水为工质,设置不同的雷诺数并进行数值模拟。模拟结果显示,波纹管的波高波距比和雷诺数作为影响波纹管换热性能的两个重要因素,对波纹管的换热系数有着较显著的影响。其中,在一定范围内波纹管的换热系数随着雷诺数的增大而增大,另外,当波纹管的波高波距比值在0.24～0.26范围之间时波纹管的换热系数可以达到一个相对较优的值。     

典型结构参数对船体梁抗水下爆炸特性的影响

为了提升舰船抗水下爆炸冲击防护设计水平，首先需要揭示舰船典型结构参数变化对其损伤特性的影响规律。以某型舰船为参考，保留主要结构特征参数，设计了接近真实尺度的梯形横截面船体梁。利用Geers-Hunter理论公式得到各计算工况下的水下爆炸载荷，基于ABAQUS有限元数值模拟方法，对比分析了船体梁长度、外板板厚、型深、型宽等参数变化对船体梁抗水下爆炸冲击的结构响应特性的影响。提出了一种可以表征各典型结构参数对船体梁整体结构强度影响规律的无因次结构强度因子。结果表明：气泡脉动频率与结构固有频率耦合将导致中垂变形；船体梁长度增加使得结构抗弯能力减弱，在水下爆炸响应中的初始中拱变形缓慢增加，最大中垂变形显著增加；船体梁外板板厚、型深、型宽的增加会导致结构在响应期间的初始中拱变形和最大中垂变形减小；初始中拱变形受结构参数变化影响的敏感程度低于最大中垂变形。提出的无因次结构强度因子可以较好地表征船体梁结构整体强度。     

神光Ⅱ装置中空间滤波器系统的稳定性设计与分析

 考虑到空间滤波器系统在激光装置中的稳定性要求，分析了影响稳定性的各种因素。对现行装置中的SF4空间滤波器系统进行振动模态测试，初步确定系统的工作状况，并结合振动理论明确系统稳定性的设计参数。利用有限元软件ANSYS对空间滤波器系统及相关的设计进行仿真验证计算。结果表明：SF4系统的一阶固有频率达到83 Hz，与实验结果相符合，满足系统稳定性的要求；在系统中引入支撑不但能有效增加系统的刚度，同时能转移系统的振型；系统基础支撑平台的选择要求平台独立，并且选择较低的高度以便于控制上层光学元件的变形；在系统中的引入波纹管这种弹性连接，能降低系统变形量，并且通过改变波纹管的厚度能实现连接刚度的改变。上述设计可在神光装置其它系统结构中应用。     

波纹管自调式制冷器常见故障分析

本文介绍了波纹管自调式制冷器启动时间长或不启动、流量超差及控温异常三种常见故障。采用零件内部杂质清洗、高纯度气源选用、对充气腔检漏补焊等措施,有助于解除启动时间长或不启动的故障;使用前采取制冷器多次开停机工作,将制冷器与探测器组件存储于干燥环境,提高制冷器的抗振性能等措施,有助于解除流量超差故障;降低阀针表面粗糙度,提高自调灵敏度,及在阀针或节流孔上开槽,有助于消除控温异常故障。上述措施的采用可使制冷器的启动、工作时间满足使用要求,且保持较高的控温稳定性。     

像质检测用光学窗口的温度适应性设计与实验北大核心CSCD

为了在温度变化条件下对光电成像系统进行像质检测与评价,设计一种具有温度自适应功能的光学窗口。分析了温度变化对光学玻璃面形的影响,进行光学窗口的温度适应性光机结构设计,通过有限元分析与实测实验相结合的方法分析了温度变化对光学窗口面形的影响,验证了温度适应性设计的有效性。实验结果表明:常温20℃条件下,光学窗口波像差的PV值和RMS值分别为82.90 nm和6.96 nm;高温50℃条件下,波像差的PV值和RMS值分别为136.68 nm和14.55 nm;低温−40℃条件下,波像差的PV值和RMS值分别为183.51 nm和28.48 nm;高、低温环境下光学窗口的波像差与常温环境下结果对比的数值变化趋势与有限元分析结果具有较好的吻合性;在3种温度条件下光学窗口波像差的PV值均小于或接近(1/4)λ,且由于温度变化引起的光学窗口面形变化很小,设计的光学窗口具有较好的温度适应性。     

高温超导轴承转子系统在不同场冷偏心距下的动力学分析

高温超导轴承用超导材料在冷却过程中处于场冷状态,俘获磁通的存在使高温超导轴承具有自稳定性。场冷高度影响轴承的钉扎力,从而产生不同的刚度,最终导致整个轴系的转子动力学变化。本文以冷压缩机为应用背景,基于实验测量得到YBCO在不同场冷高度下的刚度值,利用有限元分析软件Ansys,得到设计轴系的模态频率和主轴振幅。结果表明,由于场冷偏心距的存在,导致高温超导轴承合力比不偏心时大,从而改善了转子的动力学特性。