阀门关闭对低温盲支管水击的影响分析

采用SINDA/FLUINT软件建立了具有盲支管的低温加注管路模型,仿真计算得到了不同阀门关闭时间、盲支管长度、阀门关闭顺序、管径下的水击压力变化情况。结果显示,阀门关闭时间越短,造成盲支管内的压力变化越剧烈,形成较大的压力峰值,容易对管路造成损坏;在低温管路处于冷态的情况下,盲支管长度对盲支管内压力峰值影响不大;某一支路阀门关闭使得该阀前压力出现变化,对另一支路压力影响不大,在整个管路形成封闭腔后,阀门关闭造成系统压力急剧变化,影响较大;管径越大,阀门关闭时的水击压力峰值越大。     

低温液体管路输送中几个问题的分析

对低温液体传输过程中气体置换、预冷过程、竖直管道中间歇泉现象、盲支管填充时和阀门开启时的不稳定现象作了较详细分析,指出了其可能造成的危害,并提出了相应的解决方法。     

液氧加注盲支管填充过程及影响因素仿真研究

对液氧加注系统中的盲支管填充过程进行了仿真,研究了液氧蒸气腔填充过程中的瞬变流动现象,分析了危害程度影响因素,评估了填充冲击的危害性。结果表明,危害性的大小与盲支管的直径和长度成反比,与主管道背压成正比。研究结论可为发射场液氧加注系统和加注工艺流程的设计优化提供参考。     

低温管路水击现象仿真研究北大核心

为研究低温管路水击现象,利用SINDA/FLUINT软件对典型低温管路关阀过程进行仿真计算,得出了关阀速度、管长、管径、贮罐压力与水击压力之间的关系,结果表明关阀速度、管长、贮罐压力对水击压力有显著影响,管径对水击压力无显著影响。     

低温管路水击现象仿真研究

为研究低温管路水击现象,利用SINDA/FLUINT软件对典型低温管路关阀过程进行仿真计算,得出了关阀速度、管长、管径、贮罐压力与水击压力之间的关系,结果表明关阀速度、管长、贮罐压力对水击压力有显著影响,管径对水击压力无显著影响。     

基于等效电路低温推进剂加注系统固有频率分析

系统的固有频率的研究对流固耦合振动具有重要意义,本文基于等效电路的方法,对低温推进剂加注系统固有频率开展研究,利用MATLAB/SIMULINK仿真软件搭建等效电路进行固有频率求解,最后计算了典型加注系统管路在不同管路参数以及流体物性参数下的系统一阶固有频率,该方法更为直观地获得管路参数和流体物性参数对系统固有频率的影响规律。研究表明,加注系统的固有频率与加注管道长度有关,在管径为0.15 m下当加注管从5 m增加到25 m时其固有频率减小了22.5%,且增加蓄压器后系统的固有频率也会减小。研究结果可为低温推进剂管路设计和减振防护提供技术依据。     

低温液体输送过程中的参数计算与分析

首先分析了在稳定的单相流中液体温升和压力损失的计算方法 ,然后介绍了在稳定的两相流中如何计算流体的流量及出口液体的蒸气含量 ,最后对三种最常见的非稳定过程 :管路被冷却、填充盲支管以及打开阀门进行了分析 ,并分析了在这三种情况下如何确定压力波动的最大值     

超导磁体低温系统的简化模型及其验证

用于冷却超导磁体的低温系统由管路、支管、阀门和泵等组成.在实际情况中,低温系统的暂态和稳态响应对磁体的性能有很大影响;同时磁体的暂态过程对低温系统也有影响,因此需要把低温系统和磁体系统作为整体来考虑以提高模型的预测能力.本文分别对两个具体实验装置的低温系统建立了简化模型,并对比了模拟计算结果与实验数据,结果表明模型能够较好地模拟超导磁体的低温系统.     

振动对水平管内液氢两相流影响的数值模拟

液氢加注过程中,管路的振动会影响液氢加注的安全性与效率。为了研究低温管路振动对液氢加注过程的影响,从而使得加注过程快速安全进行,建立了液氢管路的三维模型,采用流体体积函数(VOF)耦合水平集(Level-Set)方法,针对不同管路振动频率及振幅条件,模拟并分析了管内液氢两相流的流动及传热特性。研究结果表明,管路振动在频率和振幅较大时增强了液氢与管路之间的换热,使得管内气泡增多;管内的压降随着振幅频率的增加而增大,管路的振动破坏了管内液氢气液两相流的稳定边界,并且促进了气泡的分离与聚合,进而影响了低温输运管路的稳定性。通过数值模拟为液氢的加注提供了理论指导。     

气体注入系统的检漏系统中氚监测支路进气量的数值模拟及结构优化

利用计算流体力学分析软件ANSYSCFX,对气体注入系统的检漏系统中氚监测支路气体流量进行了数值模拟,发现在支管管径1/2in且与主管夹角成90°的情况下,当主路流量为33m³·h^-1时,支管进气量只有0.2354m³·h^-1,不满足0.36～3.6m³·h^-1的设计要求。采取改变支管与主管之间的夹角和增大支管管径两种方式对支路结构进行了优化。优化后的结果显示,将支管内半径增大至6.9mm以上或减小支管与主管的夹角至30°以下均可使检漏管路满足各工况下的进气量要求。     

低温管路阀门开启时不稳定过程的实验研究

搭建了低温管路阀门开启过程的实验台,并对不同液氮压力和阀门气源压力下低温管路阀门开启时不稳定过程中的压力变化情况进行了实验研究。结果表明,阀门开启后阀门前的气腔空间被填充,因而产生压力的振荡。阀门开启速度越快,压力峰值越小。     

竖直振动管中颗粒的上升运动

通过实验和数值模拟研究了竖直振动管中颗粒的受激运动.将一直管插入静止的颗粒料层中,并在管内预填充一定高度的颗粒,对直管施加竖直振动.振动强度较弱时,管内的颗粒在重力作用下向下运动;当振动达到一定的强度时,管内颗粒不下降反而克服重力的作用向上运动,随着振动强度的进一步提高,即使不在管内预填充高于颗粒床层的颗粒,颗粒也会沿着振动管逆重力向上运动.颗粒的上升高度与运动速度强烈依赖于振动强度.通过高速相机记录颗粒和直管在单个振动周期内的运动,并结合离散元(DEM)法模拟管内颗粒的受力变化规律,给出了颗粒上升的机理.此研究对实现散体物料的定向输运提供了一种新方法.     

低温水平加注管路系统预冷过程实验研究

低温管路系统的预冷过程主要依靠人员的经验进行控制,对预冷过程的判定缺乏有效的量化指标。主要通过对低温加注管路系统预冷实验,对低温管路内的温度变化情况和管内的低温介质流态进行测量和分析,为准确判断低温加注管路完成预冷提供理论依据。     

直角型高真空多层绝热低温管道热结构耦合分析

纵横交错的低温管路系统中,直角型低温管道使用是不可避免的,由于直角型低温管道结构的特殊性,其热应力分布不同于直管。借助ANSYS Workbench 13.0有限元分析软件,对某低温管路系统一段直角型高真空多层绝热低温管道进行稳态热结构耦合分析,并对最大热应力进行校核。结果表明:绝热结构满足保冷要求,有效减小了管壁热应力;支撑是主要的传热路径,与内外管接触位置附近温度梯度比较大;支撑热应力主要分布在与内外管接触的对角线周围,分布位置呈现对称的特征,最大热应力发生在与内管接触处,值为62.631MPa;内外管热应力主要发生在1200mm的水平内管壁上靠近管口位置,最大热应力为31.075MPa;对内外管和支撑最大热应力进行相应校核,证明该管道是安全可靠的。对同类型低温管道结构设计及支撑位置和数量合理设置具有重要参考价值,同时对低温管道安全运行具有重要意义。     

用于CEPC探测器超导磁体的液氮虹吸实验研究

概括了环形正负电子对撞机(CEPC)探测器超导磁体拟采用的虹吸冷却低温系统的研制背景,重点介绍了液氮虹吸实验平台的设计、组装及检漏。分别以氮气液化后的液氮填充相分离器的1/5和1/3体积的要求进行了两次实验,其常温常压下的体积分别为0.32m~3和0.47m~3。实验发现当充装量为0.32m~3时,蒸发侧加热功率达到10W后发生了烧干现象;充装量为0.47m~3时,蒸发侧加热功率达到20W后液氮回路仍循环良好,管路最大温差不到1K,管路温度分布均匀,未发生烧干现象。实验结果表明,氮气的充装量以及蒸发侧的加热功率是影响虹吸冷却效果的两个重要因素。     

周期薄壁开口梁中的双耦合振动带隙

本文研究了由两种材料组合构成的周期性薄壁开口梁的弯曲和扭转双耦合振动。基于双耦合振动方程，给出了平面波展开法。当填充比不变时，晶格常数是影响带隙相对宽带的一个因素；当晶格常数和填充比不变时，杨氏模量是影响带隙宽带的主要因素，而不是密度。利用有限元法计算了有限周期结构的振动频率响应，在带隙频率范围内，振动衰减40dB左右。这些发现对于声子晶体的应用具有重要意义。     

低温液体充填管路的数值计算

在低温液体的管路输送中,充填过程是一个使管路热负荷大幅减少的预冷却阶段,了解其特征规律非常重要。本文通过建立一维模型,对水平液氢加注管的预冷过程进行了数值计算,求得了各时刻管路的壁温分布,以及预冷却过程所用的时间。初步分析了低温液体充填管路过程中,管壁与工质的温度分布特点,以及管路长度、管径与加注流量对预冷却时间的影响。     

椭球三维液态声子晶体完全声波禁带研究

弹性波在声子晶体中传播时，会产生一定的频率禁带，声和振动在禁带中被禁止传播。本文将椭球散射体引入三维声子晶体中，采用平面波展开法计算了该系统的声波禁带结构。对于不同椭球半径的系统，其声波禁带的位置与大小有很大不同。结果表明：当晶格常数和填充率确定时，禁带受到椭球半径的影响；当确定椭球体的某一个半径和填充率时，第一禁带的最大值出现在另2个半径相等的情况下。     

日盲紫外域拉曼激光雷达探测大气水汽技术研究

拉曼激光雷达通过探测与水汽浓度相关的大气水汽振动拉曼散射回波信号,可实现大气水汽混合比廓线的探测。然而由于振动拉曼信号非常微弱,在白天测量时振动拉曼散射光谱会淹没在太阳背景光中,多在夜间测量。为实现大气水汽的全天时测量,设计开发一套日盲紫外波段拉曼激光雷达系统。该系统选择Nd∶YAG脉冲激光器的四倍频输出-266.0 nm日盲紫外波段作为拉曼激光雷达系统的激励波长,采用镀高增益介质膜的牛顿式望远镜作为接收器,同时利用二向色镜和超窄带干涉滤光片设计高效率的高光谱分光系统,实现了大气氧气、氮气和水汽振动拉曼散射回波信号277.5,283.6和294.6 nm的精细提取。计算仿真结果表明,臭氧吸收对日盲紫外域拉曼激光雷达探测存在一定的影响,主要是探测距离的影响;氮气通道不受白天太阳背景光噪声的影响;水汽通道存在少量太阳背景光噪声,对系统探测距离略有影响。而系统信噪比计算结果表明,设计的日盲紫外域拉曼激光雷达系统可实现白天3.5 km大气水汽的探测。实际进行水汽探测时,可利用氮气和氧气通道反演出臭氧浓度廓线,修正臭氧对发射波长、各通道拉曼散射波长的吸收,进一步提升系统的探测能力和探测精度。     

脉管制冷机振动的形成机理及减振方法研究

振动水平是低温制冷机的重要性能指标之一,而振动问题往往是低温制冷机应用于冷却敏感仪器的最主要瓶颈。系统介绍了低温制冷机的振动测量方法和振动形成机理的研究进展,并对目前低温制冷机的主要减振措施进行了整理与归纳。还对目前低温制冷机减振措施中存在的问题和发展趋势做了探究。