基于有限元分析的低温绝热气瓶颈管的结构优化

颈管是低温绝热气瓶最主要的内支撑结构,起到连接内外容器的作用。颈管的支撑结构是低温绝热气瓶最危险的区域。为了对颈管的结构进行优化,本文主要从强度方面考虑,利用有限元软件ANSYS对具有不同尺寸参数颈管的低温气瓶建立模型,在分别受静载荷及2g的横向冲击载荷作用下进行热应力分析。采用无量纲参数d/D、L/H和Dr/D,分析颈管的直径,长度及加强板直径对最大应力的影响规律,为低温绝热气瓶的结构设计起到一定的帮助作用。     

环境压力对低温绝热气瓶蒸发率修正的试验研究

主要研究了环境压力对低温容器蒸发率的影响。在理论分析的基础上,使用容积为180L高真空多层绝热的低温容器,以液氮作为充装介质对5组不同环境压力下的蒸发气体量进行测量。结果表明,容器的蒸发率随环境压力的升高而增大,汽化潜热的是影响蒸发率变化的主要因素。为修正大气压力对低温容器蒸发率的影响起到了参考作用。     

低温绝热气瓶颈管传热的数值模拟与试验

利用数值模拟的方法建立模型来分析高真空多层绝热气瓶容器的漏热量,与理论计算相比,能更精确分析颈管传热包括颈管导热和气体换热所占的份额及液体充满率对颈管传热的影响。模型中还考虑了不规则内筒壁的导热和容器气相空间的传热,并且模拟结果与通过试验测试不同液位高度时绝热气瓶的漏热量吻合良好。     

ANSYS在低温压力容器应力分析与优化设计中的应用

介绍了大型有限元软件ANSYS在低温压力容器典型应力分析(不连续区局部应力分析、热应力分析、接触应力分析、复合材料应力分析)与优化设计中的应用,论证了ANSYS作为低温压力容器应力分析与优化设计有效手段的实用性和可靠性,为低温压力容器的应力分析和优化设计找到了一条新途径。     

压力和充满率对低温气瓶蒸发流量影响的研究

蒸发率是低温气瓶绝热性能的一项重要指标,本文将气瓶做一维传热过程分析,采用二维轴对称的VOF(Volume of Fluent)模型,数值模拟研究了压力和充满率对低温绝热气瓶蒸发状态的影响。结果显示,当气瓶工作压力数倍于大气压力时,压力越高,气瓶出口蒸发质量流量越高。在蒸发过程中,气瓶内液相区温度基本保持不变,而气相区温度则出现明显的分层现象。当充满率降低时,由于液体减少,蒸发质量流量随之降低,但仍随着工作压力的升高而增大。     

EAST低温系统液氮传输线的结构设计与绝热分析

文中论述了液氮(LN2)传输线的绝热结构设计,并对选择的传输线绝热类型进行了绝热分析。经过实验的验证,此传输线的结构设计是合理的,达到了理想的绝热效果。     

基于有限元方法的L型低温管道传热及强度分析

为了研究HV-MLI低温管道各部件在复杂载荷作用下的强度,以某一型号水平-竖直走向的L型HV-MLI低温管道为例,建立了热-结构耦合分析有限元模型。计算得出各工况下的管道温度场分布,以及管道中内管、外管、热桥和绝热支撑上的应力分布情况。分析结果表明:管道的绝热设计满足使用要求,绝热支撑和热桥是外界热量漏入管道的主要途径;L型HV-MLI低温管道中内管与弯头的等效应力随内管内压的增加而增大。在实际使用过程中内管、外管、弯头、热桥等结构不易发生危险;层间剪应力过大是绝热支撑的主要破坏因素。     

低温储罐夹层管路的应力分析与优化设计

采用有限元方法对某低温管道进行了详细的应力分析,提出了改进措施从而达到了降低应力的目的。在管道的直管段增加两个π型弯头,可以提高管道柔性。依靠经验的设计不能完全保证压力管道的安全可靠性,采用类似有限元方法的详细应力分析是有必要的。该文的结果对工程设计问题具有参考意义。     

高温超导电缆终端预制式应力锥的设计与分析

高温超导电缆终端是高温超导电缆系统的重要组成部分。借鉴常规电缆终端预制式应力锥的设计理论,结合高温超导带材的特殊工作特性,选用耐低温的绝缘材料,对高温超导电缆终端预制式应力锥进行设计。运用有限元分析软件ANSYS对设计的高温超导电缆终端预制式应力锥进行建模和仿真计算,得到终端处的电场和电位分布,并将仿真结果和理论计算结果进行对比分析,验证设计的可行性,为进一步的研究奠定了基础。     

低温阀门冷态试验的稳态传热模拟与分析

利用有限元分析软件ANSYS对为控制20 K温度的氦气而设计的低温阀门在正常运行和冷态试验状态下的温度场进行模拟与分析。针对冷态试验状态下拉杆处出现冻结的问题,提出在上阀体处添加绝热层的方案,通过进一步的模拟计算预测其改进的效果。     

LNG船用超低温截止阀的低温试验瞬态特性研究

应用有限元分析软件ANSYS,对通径为DN80的LNG船用超低温截止阀低温试验状态进行了瞬态降温过程中温度的模拟与热力分析。分别对填料函温度以及阀门其他部分温度进行详细的研究分析,从而判定所设计的阀门阀颈长度是否合理,以及达到稳定状态时所需要的时间,并提出了一些建议。为超低温截止阀的结构设计提供了理论指导。     

高温超导飞轮储能系统磁悬浮力的仿真计算与实验分析

超导磁悬浮飞轮储能装置储能密度大、储能效率高,具有很好的发展前景。阐述了超导磁悬浮飞轮储能装置的基本原理。主要研究了超导块与永磁体之间的间隙、两者的半径和永磁体厚度等尺寸参数对磁悬浮力的影响。运用有限元分析软件ANSYS对磁悬浮的基本模型进行仿真计算,得到模型的磁力线分布,进一步总结各个参数和磁悬浮力之间的关系,并进行实验验证得到的结论。     

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在有梯度的静磁场中,对由软磁材料制作的磁屏蔽罩所受的静磁力的量级进行了评估.使用有限元分析和实验测试的方法研究了纯铁方形屏蔽罩在梯度静磁场中的受力情况,结果表明:把内腔尺寸100mm×100mm×150mm、罩体厚度为20mm的方形屏蔽罩放置在强度约为0.2T、梯度为0.03T?m-1的磁场中,其所受的静磁力约为184N,与其自身重力相当;静磁力随磁场强度的升高而增大;有限元分析与实验测试结果的偏差在0.2T背景磁场下约为21%.因此,在考虑一定余量的情况下,使用有限元计算评估屏蔽罩在静磁场中的受力情况是一种有效和比较可靠的方法.     

Parametric optimum analysis of an irreversible Ericsson cryogenic refrigeration cycle working with an ideal Fermi gas

An irreversible model of an Ericsson cryogenic refrigeration cycle working with an ideal Fermi gas is established, which is composed of two isothermal and two isobaric processes. The influence of both the quantum degeneracy and the finite-rate heat transfer between the working fluid and the heat reservoirs on the performance of the cycle is investigated, based on the theory of statistical mechanics and thermodynamic properties of an ideal Fermi gas. The inherent regeneration losses of the cycle are analyzed. Expressions for several important performance parameters such as the coefficient of performance, cooling rate and power input are derived. By using numerical solutions, the cooling rate of the cycle is optimized for a given power input. The maximum cooling rate and the corresponding parameters are calculated numerically. The optimal regions of the coefficient of performance and power input are determined. Especially, the optimal performance of the cycle in the strong and weak gas degeneracy cases and the high temperature limit is discussed in detail. The analytic expressions of some optimized parameters are derived. Some optimum criteria are given. The distinctions and connections between the Ericsson refrigeration cycles working with the Fermi and classical gases are revealed.      

Nb_3Sn CICC模型线圈低温实验与应变测试结果分析

中国科学院强磁场科学中心将建设40 T级混合磁体系统。Nb3Sn CICC模型线圈作为40T的混合磁体外超导磁体的前期预研,其研制成功并获得好的测试结果,将证实混合磁体外超导磁体的设计合理性和关键制造工艺的可行性。介绍了模型线圈的低温实验过程,同时对其应力测试结果进行分析与研究。