HL-2M初始等离子体放电阶段的辉光放电清洗系统电极的设计与分析

针对 HL-2M 装置初始等离子体放电阶段所需的直流辉光放电清洗系统的电极进行了设计。对辉光 放电清洗系统在不同工况下的系统负载进行了分析和拟定,并确定了电极结构设计分析标准。根据系统电极的结 构特点并结合系统负载规范与分析标准,依据不同的失效模式对电极进行了失效分析。分析结果表明,此针对初 始等离子体放电的电极设计能可靠安全运行,满足设计需求。     

翅片结构对超汽化结构换热性能影响的研究

基于计算流体动力学软件ANSYS CFX，利用非均相流欧拉-欧拉模型耦合RPI(伦斯勒理工大学)沸腾模型开展超汽化冷却结构的过冷沸腾两相流模拟，比较不同翅片结构对超汽化结构换热性能的影响。研究发现在高热流量条件下三角形翅片结构的换热性能优于矩形翅片结构：其中顺流4×3 三角形翅片结构总体换热性能最好；矩形4×3 翅片结构受流速影响较大，由于翅片的阻碍作用使得流速越来越低，换热性能越来越差；逆流4×3 三角形翅片结构由于其翅片间的腔小，并且逆流翅片对主流的破坏使得腔内流体保持着很大的湍度，所以翅片区有很好的换热性能，但由于逆流翅片对流体阻碍作用大，小槽内流体速度越来越低，使得远离翅片区的侧边换热性能逐渐变差。     

26种材料能量损失函数的计算研究

计算拟合了26种块体材料的能量损失函数,包括18种单质材料（Ag、Al、Au、C、Co、Cs、Cu、Er、Fe、Ge、Mg、Mo、Nb、Ni、Pd、Pt、Si、Te）和8种化合物（AgCl、Al₂O₃、AlAs、CdS、SiO₂、ZnS、ZnSe、ZnTe）.基于Drude-Lindhard模型,将实验测得的能量损失函数拟合为有限个解析函数,通过求和规则验证了拟合结果的准确性.基于拟合结果,模拟了反射电子能量损失谱,模拟结果与实验结果一致.所有材料能量损失函数的拟合参数均在线公开,地址为http：//micro.ustc.edu.cn/ELF/ELF.html.     

基于参数化模型的内冷屏设计优化流程的开发

在中国聚变工程实验堆(CFETR)集成设计平台(CIDP)的设计框架中,基于参数化模型开发了能够高效开展内冷屏设计优化的工作流程。通过OPTIMUS 软件驱动CATIA、ANSYS 等CAD/CAE 软件进行自动建模及有限元分析,利用响应面模型、敏感度分析等方法确定与优化目标关系密切的参数,该流程根据内冷屏的参数化模型的几何参数驱动优化流程得到满足设计判据的优化设计参数。在应用示例中,考虑到等离子体破裂工况下冷屏的安全运行要求,在电磁-结构分析得到的应力满足设计判据的前提下,通过优化几何参数使内冷屏的质量最小,从而降低建造成本、提高经济性。     

CFETR不同位置充气下的辐射偏滤器模拟研究

利用边缘等离子体数值模拟程序SOLPS对氩杂质注入下中国聚变工程试验堆装置辐射偏滤器运行模式进行了模拟研究。在达到相同的总辐射功率(P_rad~170MW)时，四种不同充气方案下(从上游充入氘氩混合气体，从外偏滤器充入氘氩混合气体，从内偏滤器充入氘氩混合气体，从上游充入氘气的同时从外偏滤器充入氩气) 在外中平面的模拟区域内边界(ρ=0.9)处的有效离子电荷数Zeff分别为2.8、3.1、3.4、2.7。模拟结果与DIII-D及C-MOD的实验结论一致。当从上游充入氘气时，可以增强刮削层中的本底等离子体流，从而得到相对更好的杂质屏蔽效果；同时由于偏滤器靶板再循环杂质源占主导作用，注入氩气的位置对于模拟结果影响不大。     

压力修正算法对刮削层等离子体输运方程数值求解性能的影响

基于C++撰写测试程序,研究SIMPLE(Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equations)、 SIMPLEC(SIMPLE Consistent)、 SIMPLER(SIMPLE Revised)、 SIMPLEX(SIMPLE Extrapolation)以及PISO(Pressure-Implicit with Splitting of Operators)等压力修正算法对刮削层等离子体Braginskii输运方程数值求解性能的影响。测试程序采用SOLPS(Scrape-Off Layer Plasma Simulation)的等离子体模型方程,数值计算针对简化平板模型开展。结果表明：5种压力修正算法均能使程序收敛至正确的结果,其中PISO算法的收敛速度最快,SIMPLE、 SIMPLEC、 SIMPLER、 SIMPLEX的收敛速度无明显差异。     

蒙特卡洛方法计算材料表面激发参数

电子非弹性散射平均自由程（IMFP）是用表面电子能谱进行表面化学定量分析时极为重要的一个参数,它可以用测量的弹性峰电子能谱分析以及蒙特卡洛模拟来确定.为了更加精确地确定电子非弹性散射平均自由程,必须对弹性峰电子能谱中的表面激发效应进行修正,通常使用介电响应理论方法计算得到的表面激发参数.然而,通过理论计算得到的表面激发参数不能包含电子在材料内部输运过程中弹性散射的影响,进而影响所测的电子非弹性散射平均自由程的准确度.在这个工作中,我们采用蒙特卡洛方法来确定包含弹性散射效应时的表面激发参数.所得到的表面激发参数在不同能量、角度情况下,尤其是在弹性散射效应显著的60°以上的大角度入射、出射情况下,都与实验测量值符合得非常好.基于这些新确定的表面激发参数,可以在弹性峰电子能谱测量中获得更为准确的电子非弹性散射平均自由程数据.     

CFETR包层等效电阻率对等离子体垂直位移增长率的影响

基于CFETR工程设计,使用TOKSYS建立了CFETR极向场线圈、真空室壁和包层结构的等效二维模型.在三种平衡的等离子体位形下,分析了包层结构整体等效电阻率和极向不同位置的等效电阻率对等离子体垂直位移增长率的影响.结果表明,垂直位移增长率随着包层整体等效电阻率的增加近似线性增大;降低极向±60°附近的等效电阻率,能减...     

激光诱导荧光诊断的波长标定方法的研究

激光诱导荧光作为一种非侵入式的诊断技术，通过激光扫频得到粒子速度分布函数来计算其速度和温度。为得到较高信噪比的粒子速度分布函数，需要对多次采集的数据进行平均处理，这需要标定每次扫频的激光波长，以确定每次扫频的相同波长范围。为此发展了利用碘分子吸收光谱来进行波长标定的技术。为探究有效的光谱对齐算法，分别使用最小均方误差法、误差梯度下降算法和卷积神经网络在模拟碘分子吸收光谱数据集上进行了测试。结果显示，最小均方误差法具有很好的对齐精度，且对齐平均误差小于两个采样间隔。利用最小均方误差法对齐碘分子吸收光谱，对Ar+激光诱导荧光实验结果的激光波长进行了标定，平均了多组Ar+速度分布函数。相较于利用法布里-珀罗干涉仪共振峰标定以及激光触发曲线标定，通过碘吸收光谱标定得到的离子温度更准确。