基于3维实体重建的直线加速器加速管热稳定性的优化设计

行波电子直线加速器运行时加速管腔体因铜损会产生不均匀的热变形和腔频率偏移。因无法获知腔频率的准确偏移值,设计加速管冷却系统的一种经验设计方法是控制管体温度离散度在3 ℃之内。提出并实现了一种以直接控制加速管腔体频率离散度为设计目标的方法。采用插值蒙皮曲面造型理论,依据温度场和热变形的有限元仿真结果,高精度重建出变形后的腔体3维实体模型。将其导入到电磁场分析软件微波工作室,解算出不均匀温度分布造成的热变形引起的各腔频率偏移,实现了热-结构-电磁场的耦合分析。以加速管腔体频率离散度最小为设计目标,获得冷却系统优化参数。相对于经验设计方法,可大大减小冷却水流量和水压差,节约运行成本。     

基于3维实体重建的直线加速器加速管热稳定性的优化设计

 行波电子直线加速器运行时加速管腔体因铜损会产生不均匀的热变形和腔频率偏移。因无法获知腔频率的准确偏移值,设计加速管冷却系统的一种经验设计方法是控制管体温度离散度在3 ℃之内。提出并实现了一种以直接控制加速管腔体频率离散度为设计目标的方法。采用插值蒙皮曲面造型理论,依据温度场和热变形的有限元仿真结果,高精度重建出变形后的腔体3维实体模型。将其导入到电磁场分析软件微波工作室,解算出不均匀温度分布造成的热变形引起的各腔频率偏移,实现了热-结构-电磁场的耦合分析。以加速管腔体频率离散度最小为设计目标,获得冷却系统优化参数。相对于经验设计方法,可大大减小冷却水流量和水压差,节约运行成本。     

花瓣形加速器加速腔结构的优化设计

介绍了一种新型辐照加速器——花瓣形加速器NB100（10 MeV/100 kW）。用电磁场3维仿真软件模拟计算了此种加速器加速腔的高频特性参数,研究了腔体特性参数与几何尺寸的关系,在考虑电子束渡越时间情况下,优化出了一组频率为100 MHz时的加速腔结构其尺寸为：腔体高度1 547 mm,外筒内半径980 mm,内筒外半径240 mm,内筒倒圆角半径210 mm,外筒倒圆角半径110 mm。计算结果表明：该种新加速腔具有较高的有效分路阻抗和品质因数。     

高频脉冲管制冷机的数值模拟及其实验优化

随着高频脉冲管制冷机技术的发展,为了进一步提高制冷机的性能,需要对制冷机内部机理进行进一步的深入分析．运用数值模拟方法对脉冲管制冷机进行仿真模拟,能够有效直观地研究脉冲管制冷机的内部工作机理．本文采用CFD软件(FLUENT(?)),建立了回热器的多孔介质模型对不同工况的高频脉冲管制冷机进行全三维模拟计算,得到了高频脉冲管制冷机内部的流动分布,并通过计算得到了频率和平均压力对制冷机的内部参数和性能的影响．将计算结果与实际制冷机的优化结合起来,为实验的优化提供一定的依据．优化并得到了一种高效率的高频脉冲管制冷机,其80 K的COP达到4％以上．     

行波拱型加速结构研究

为了在电子直线加速器中，抑制束流爆破效应和尾场效应，中国原子能科学研究院在ＦＥＬ研究中计划采用３π／４模行波拱型腔结构，并用变分法理论设计了３ｍ长等梯度加速段，同时用铝制试验腔验证了理论设计。     

高频脉冲管制冷机重力特性数值模拟及实验验证

本文采用数值模拟和实验研究的方法对高频脉冲管制冷机的重力特性进行了对比研究.研究表明,冷指方向与重力方向的夹角变化会对脉冲管制冷机的性能产生较大的影响,在135°时脉冲管内部会形成环流,在较低的输入功率下甚至不能达到其要求的温区.提高脉冲管制冷机的输入功率(脉冲管内动压幅值)、减小脉冲管的特征长度以及减小惯性管的长度在一定程度上可以抑制重力的消极影响.     

管肋式辐射器排热特性的数值分析与优化设计

为得到按单面辐射方式布置的管肋式空间辐射器的排热特性，建立了相应的数学模型．采用数值模拟方法分析了管内流体温度、肋片几何尺寸和等效热沉温度对辐射器排热特性的影响，得到了不同参数值下辐射器单位面积排热量以及特定参数范围内的辐射器肋片最佳宽度和肋片效率．数值模拟结果对辐射器的工程结构设计以及空间站热管理方案的优化分析具有一定的参考价值．     

HIRFL-CSR主环加速腔系统设计

正在建设中的兰州重离子加速器冷却储存环 ( HIRFL- CSR)的主环加速腔系统用于将累积的重离子束流进行加速 .其频率范围为 0 .2 5 - 1 .7MHz,峰值电压为 8.0 k V.重点介绍了主环加速腔系统的设计及主要高频参数 ,包括高频腔体的设计及低电平控制部分的设计. An ion cooler storage ring HIRFL CSR is constructing at Institute of Modern Physics(IMP). It consists of two rings--main ring (CSRm) and experimental ring (CSRe). For the CSRm, two RF systems will be employed. One is for RF stacking, and another is for beam accelerating. The designed parameters of CSRm accelerating system and the control block diagram of RF system are described. The RF accelerating system has a specification of lower and wider frequency range from 0.25 to 1.7 MHz...     

轴向加速管的数值模拟

用二维全电磁数值模拟方法研究了轴向加速管,虽然没有实现理想群聚,但通过加一个中间腔, 大大提高了前两阶谐波电流分量,其中一阶谐波电流调制系数达到了140%,二阶谐波电流调制系数达到了68%。通过对提取腔的设计,可以选择地输出不同的频率,其中一次谐波频率为2.2GHz,输出功率1.25GW,效率9.33%;二次谐波频率为4.4GHz,输出功率0.48GW,效率3.6%。     

轴向加速管的数值模拟

 用二维全电磁数值模拟方法研究了轴向加速管，虽然没有实现理想群聚，但通过加一个中间腔, 大大提高了前两阶谐波电流分量，其中一阶谐波电流调制系数达到了140%，二阶谐波电流调制系数达到了68%。通过对提取腔的设计，可以选择地输出不同的频率，其中一次谐波频率为2.2GHz,输出功率1.25GW，效率9.33%；二次谐波频率为4.4GHz，输出功率0.48GW,效率3.6%。     

HL-2M 主机线圈冷却系统设计和优化

用一维网络仿真和解析计算方法对HL-2M 磁体TF 线圈、PF 线圈和CS 线圈水冷却系统进行设计和计算,给出了冷却系统工程设计所需要的水力参数。通过优化冷却系统的资用压力和流量分配,得到满足子系统动力输出的最大流量为400m³•h⁻¹,最大压力为1.8MPa,满足线圈在最大流速4.5m•s⁻¹ 下热交换的要求。     

750 keV射频四极注入器水冷设计

750 keV,201.25 MHz的射频四极注入器为四杆型,电极长度124 cm,共16个支撑板。根据加速器射频结构设计的结果进行了水冷管道的结构设计,理论分析了管路的流体力学特性和传热学特性。在忽略结构形变的情况下,利用射频计算软件的稳态热分析功能计算了加速腔的温度分布,降低了模拟计算的难度。计算结果表明:加速腔的最大温升控制在1 K以内,水冷系统能够使加速器在适宜的温度下长时间稳定运行,设计结果很好地满足了物理需求。     

刀片服务器机柜冷却系统设计及其对现有空调机房的影响

计算机的处理能力,与提供这一能力所需的电源动力、所产生的热量以及使处理器在可承受的温度下工作的降温系统,这四者之间有着直接关系。目前,刀片服务器的散热技术已经成为制约刀片服务器发展的瓶颈之一。因此,基于刀片服务器的散热特点,研究并设计可以适用于刀片服务器的冷却系统是推动刀片服务器快速发展的前提和基础。利用刀片服务器机柜后部的有限空间,配置由高效换热器组成的制冷系统,快速及时地排出系统散热。对于部分扩容的机房,带有制冷系统的刀片服务器机柜不仅能够保证每个刀片服务器的稳定运行,还能够满足空调机房的正常温度环境,不带入额外的热负荷。利用模拟软件模拟了制冷系统的制冷效果及其对机房温度环境的影响。     

EPICS在加速器控制系统中的应用

 介绍了当前国内外大型加速器实验室采用的主流控制系统软件开发工具EPICS的总体结构和特点,主要介绍了ASYN结构和特点,以及对使用ASYN软件包建立磁铁电源串口设备支持模块进行的研究,并将其应用于中国工程物理研究院驱动自由电子激光的30 MeV直线加速器磁铁电源控制系统中。同时还具体介绍了磁铁电源控制系统的结构以及系统软件设计,为直线加速器控制系统的建设做好准备工作。使用EPICS开发工具建立的加速器控制系统可以满足实验要求的高可靠性和高稳定性,从而为自由电子激光实验提供高品质束流。     

HL-2M 装置冷却水系统介绍

介绍了 HL-2M 装置冷却水系统的组成以及各子系统的循环流程、运行原理和运行参数。      

HL-2M装置偏滤器冷却系统设计与分析

建立了HL-2M装置偏滤器水冷流道的等效三维模型,模拟分析了冷却水系统负载的温度和压降.构建了冷却系统的一维流体模型,分析了冷却系统工程设计的水力参数,并与模拟结果进行了比较,结果符合得较好.     

20MW水冷磁体冷却水系统节能优化设计

针对水冷磁体运行产生的热负荷设计了本水冷系统,该系统在保障磁体稳定运行的前提下,进行了节能优化设计。其中自然分层水蓄冷技术的应用不仅节约占地还可增大蓄水量,而利用峰谷电价差进行夜间蓄冷的方式更可节约运行成本;利用闭式冷却塔在气温较低时取代上游冷水机组的设计也最大程度地节约了电能;此外在运行模式方面,系统可根据不同水冷磁体实验负荷进行灵活转换;在设备选择方面,均采用节能环保的产品,如制冷系数高的冷水机组,传热系数较高的板式换热器等。本系统对MW级以上水冷系统设计具有较好的参考价值。     

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利用ANSYS CFX有限元程序建立了HL-2M欧姆测试线圈和冷却水模型,应用热传导和对流换热方程建立了流固边界层,对线圈的温升和冷却进行了流固耦合计算。计算结果表明,线圈由焦耳热引起的最高温升与电流密度、等效放电运行时间有关,而冷却水流量对最高温升影响较小,冷却水流量主要决定线圈的冷却时间间隔的长度,欧姆测试线圈的最长冷却时间间隔为5min。     

雷达发射机的冷却及热设计优化分析

论述了雷达发射机的冷却和热设计的原则,分析了雷达发射机的常用冷却方法的特点及适用场合。针对目前的雷达发射机热设计现状,从设计思想、热设计的层次和冷却方法等方面提出改进意见,对雷达发射机的热设计方法的优化进行了有益的探讨。     

S弯热应变分析及数值模拟

为了确定S弯结构在降温过程中的变形情况,基于卡氏定理对其一端建立温差位移和广义支反力之间的方程组,根据计算出的广义支反力求解该结构上各处的轴向应变.通过数值模拟对该方法计算出的最大应变和最小应变进行校核,两者非常吻合.可以认为:运用该方法计算类似结构的应变分布是可行的,计算出的结果具有较高的准确度.