ITER超导纵场线圈内馈线系统传热分析

ITER超导纵场线圈内馈线系统位于主机杜瓦内,由18个盒体分别悬挂于相应纵场磁体终端,通过连接件组成多边形环。通过对内馈线在整个装置降温收缩过程的分析,采用有限元分析法对内馈线稳态及瞬态温度场进行数值模拟,得到内馈线的热负荷值、温度分布、温度及变形的时间历程曲线,为内馈线冷却方案的确定和降温时间的预测等提供了可靠验证。     

EAST低温系统又一新降温模式

EAST氦低温系统是EAST(Experimental Advanced Super-conducting Tokamak)先进超导托卡马克实验装置重要子系统之一;到目前为止,EAST已经成功进行了6次降温实验。第四次降温实验于2008年8月完成,这次降温实验与前几次降温实验很不相同。前3次的降温实验冷却磁体依赖四台透平膨胀机(透平A、B、C和D),透平B、C和D获得LHe去冷却PF和TF磁体、5&8对电流引线和busline到相应的温度。透平A用于制取80K的冷量冷却外冷屏。而此次降温是采用3台透平膨胀机(透平A、B和C),透平B和C与节流阀获得LHe去冷却PF和TF磁体、5&8对电流引线和busline到相应的温度。透平A还是用于制取80K的冷量冷却外冷屏。此次整个降温过程大概用了20天,比以前多耗时25%;文中给出了透平的启动过程、磁体冷却过程和一些操作经验。     

超导四极磁体降温和升温过程的数值模拟

 超导四极(SCQ)磁体是北京正负电子对撞机重大升级改造中的新增关键设备之一，在磁体降温和升温过程中，温度梯度引起的过大热应力有可能毁坏磁体。从SCQ磁体安全运行角度来研究该磁体降温和升温过程，提出了SCQ磁体降温和升温的数值模型。利用该模型计算得到降温和升温时间分别为120 min和150 min。考察了氦流进出磁体温度、压力、磁体上最高温度和最低温度以及最大温差的变化过程。降温过程中磁体上的最大温差为46.5 K，升温过程中磁体上的最大温差为47.3 K。降温过程中氦流最大压力为0.39 MPa，升温过程最大压力为0.41 MPa。为保证磁体安全运行，应小心调节混合气的温度，尽量使磁体上的温度分布均匀后再注入4.5 K或300 K的氦气。     

35kJ直接冷却高温超导储能磁体

介绍了直接冷却高温超导储能磁体的基本结构,分析了磁体的电磁特性,分析结果表明,磁体电磁设计中采用端部两对饼并联的方式,削弱了磁体端部磁场径向分量,提高临界电流,磁体表现了较好的电磁特性;仿真了磁体与电力系统进行功率交换时的热特性,仿真结果与实验结果两者温度变化总体趋势是一致的;介绍了磁体的冷却实验和磁体系统的动态模拟实验结果.实验结果表明磁体的冷却措施和低温系统的冷却方案是可行的,磁体具有较好的热稳定性.     

特殊工况下的高温超导磁体冷却系统的设计

特殊工况下的高温超导磁体的设计要求是在30分钟内快速降温到63K以下,并且保持磁体在工作温度下持续工作至少8个小时。提出了采用液氮浸泡磁体,并通过液氦预冷和减压对液氮进行冷却,使液氮快速降温到63K以下形成固态氮的冷却方式。计算了磁体运行时的总热负荷,对比全部利用固氮维持磁体运行、部分利用固氮作为储冷介质同时利用斯特林制冷机制冷维持两种维持磁体低温运行方案,最终确定第二种冷却方案。     

基于斯特林制冷机的磁体冷却系统实验研究

为了减小磁共振成像低温超导磁体冷却过程中的液氮和液氦消耗,提高降温过程的可控性,提出基于千瓦级斯特林制冷机的氦气循环冷却系统,可将磁体快速冷却至液氮温度以下。对冷却系统建立数学物理模型并开展数值计算,在氦气平均压力为1.7 bar、流速为9.8 m/s时,系统冷却总重量为2 t的室温超导磁体至液氮温度仅需59.0 h。基于模拟结果开展实验研究,在相同条件下磁体实际降温时间为69.5 h,模拟计算与实验结果吻合良好。结果表明,该系统具备快速冷却超导磁体的能力,具有广阔的应用前景和深远的影响。     

制冷机冷却的超导磁体在励磁时的稳定性分析

制冷机冷却的超导磁体是超导磁体技术的发展方向.在磁体励磁时,可能会因为交流损耗和稳恒漏热的共同作用而导致磁体温度上升到电流分流温度,进一步导致失超.因而励磁时的制冷机冷却的超导磁体的稳定性尤为重要.基于磁体内的漏热分析和励磁时交流损耗的计算,数值模拟了励磁时磁体的温度分布,研究了在制冷机冷却方式下超导磁体的稳定方面的问题.     

传导冷却磁分离用高温超导磁体的杜瓦设计

随着环境污染的加重,具有高梯度磁场的高温超导磁分离系统作为一种新型高效便捷的污水处理系统得到发展和应用.本文主要介绍了制冷机传导冷却高温超导磁体的便于装卸杜瓦的设计,利用ANSYS软件分析了杜瓦的应力和形变,分析了漏热、温度分布和对磁体的冷却情况,使高温超导磁体在磁分离系统中满足要求并保持正常运行.     

CFETR纵场磁体线圈内馈线结构设计与分析

介绍了中国核聚变工程试验堆(CFETR)纵场磁体线圈馈线系统内馈线的结构,它由外盒体、万向节、 超导母线与冷却管路以及内部支撑架等子部件组成。在纵场磁体线圈内馈线工况下,对其进行了结构设计,并通 过有限元分析,获得了内馈线工作状态下的应力和位移分布云图。结果表明,最大应力与最大位移变形均满足设 计使用要求。      

圆柱形红外硫系玻璃淬冷降温模型与实验分析

出炉温度和冷却速率是大尺寸硫系玻璃制备过程中的关键参数. 在热传导方程理论基础上,运用最小二乘拟合的方法建立计算圆柱形硫系玻璃冷却过程温度分布的理论模型. 利用该模型对硫系玻璃的出炉温度、出炉后温度分布以及冷却速率进行了仿真分析,并将仿真分析结果与实验数据进行了比较. 研究表明:出炉后玻璃棒的温度处于非稳态非均匀分布,其表面降温最快,且速率随时间呈现指数型下降;玻璃棒温度从中心到边缘近似呈抛物线型分布;当以高于析晶温度50-100 ℃,表面热交换系数180 W ·m^-2 K 关键词： 红外硫系玻璃 淬冷降温模型 析晶     

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根据ITER装置对过渡馈线技术性能的要求及馈线系统工作时所处的特殊低温真空环境,考虑热传导和辐射换热等因素,采用有限元分析法对过渡馈线系统进行了稳态热分析、瞬态热分析、温度-结构耦合分析,获得了过渡馈线的温度分布、系统热漏、温度及变形的时间历程曲线,为过渡馈线的设计和改进提供了依据.     

CFETR馈线导体设计与热稳定性分析

CFETR馈线导体设计采用NbTi超导线材管内电缆(CICC)结构,其中超导电缆主要由6个花瓣形状的电缆和一个中间铜芯绞制而成,而花瓣形状的电缆由NbTi超导线材与铜线沿顺时针方向通过4级绞制而成,导体外部采用不锈钢铠甲结构。计算分析了运行工况下导体结构的热稳定性参数。结果显示,在95.6kA的最高载流下,分流温度低于6K,热点温度低于250K,满足设计要求。     

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通过采用控制变量法,调整引线外弧段半径、回线内外弧段半径及回线与TFC间隙等参数,使HL-2M装置的TFC馈线系统在等离子体区域产生的最大杂散磁场降为3.69×10?4T,同时初步评估了馈线在一次放电后的绝热温升,为馈线是否需要冷却提供依据。最后在优化馈线位形参数后,对馈线的支撑和连接形式进行了初步的定性分析和讨论。     

ITER装置CTB盒体冷屏结构设计与传热性能的数值模拟

为了满足ITER国际组对CTB盒体冷屏的技术要求,论文对其结构型式和传热性能分别进行了设计、选型和数值模拟分析。通过对设计后的冷屏结构进行ANSYS分析,选择了冷屏为3mm厚的3003铝合金材料,确定了冷却管为22mm×22mm-φ18mm外方内圆截面的结构型式,并选择由卡子实现冷却管与冷屏面板的连接固定。最后,利用FLUENT软件针对设计后的冷屏结构进行了流固耦合数值模拟分析,获取了冷屏面板上总体温度的分布情况,验证了论文中选取和设计的冷屏结构型式能够满足ITER国际组设计技术要求,为下一步CTB盒的设计研制提供了技术保证和依据。     

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根据ITER装置对CTB盒技术性能的要求,对CTB盒中冷屏的支撑部件进行了结构和传热的分析和设计。对结构形式的选择、结构强度的理论计算和支撑结构总的热损失进行了设计和计算,用ANSYS软件对该结构的非线性接触结构-热耦合问题进行了仿真分析。研究结果表明,球支撑结构既能够满足系统对支撑的结构安全要求,在有压接触情况下的漏热量符合ITER设计文集的规定。     

基于ANSYS的传导冷却超导磁体系统的热分析

在传导冷却超导磁体系统中,超导磁体与系统其它部分的温度平衡过程是依靠固体间的热传导来实现热量传递的。由于超导磁体和冷屏等低温部件冷却条件的差异,将导致磁体内部各处和冷屏不同部位的温度分布不均匀。分析研究超导磁体系统的低温温度分布状况,对于低温系统的热设计和磁体的温度裕度设计具有重要意义。文中借助于ANSYS有限元分析软件,建立了一个大口径传导冷却超导磁体低温系统的稳态三维热分析模型,仿真了超导磁体和冷屏的空间温度场,得到了传导冷却超导磁体低温系统的热分布规律。该分析结果对于大口径传导冷却超导磁体的低温系统设计具有重要的参考价值。     

ITER结构冷却馈线有限元分析

阐述了ITER结构冷却馈线的设计。运用有限元法对冷却馈线进行静力分析及地震分析,校核了馈线的应力及变形情况,验证了馈线结构设计的安全可靠性。     

CO_2水合物导热特性的分子动力学模拟

使用分子动力学模拟方法在NVT系综下对结构完整CO_2水合物以及结构缺陷CO_2水合物进行了导热模拟计算.对于结构完整的CO_2水合物,在200-230 K温度区间内,体系导热系数由0.4684 W·m~(-1)·K~(-1)变化到0.4836 W·m~(-1)·K~(-1),温度相关性较弱;而在230-280 K温度区间内,体系导热系数由0.4836 W·m~(-1)·K~(-1)变化到0.7494 W·m~(-1)·K~(-1),温度相关性变强;另外,通过计算功率图谱发现主体分子对水合物体系的导热贡献更大.对于结构缺陷CO_2水合物,发现晶穴占有率和笼形结构缺陷对体系导热均有一定影响,空笼晶胞导热系数约为完整晶胞导热系数的86.67%,体系的导热能力主要取决于主体结构的性质.     

内嵌定向高导热层疏导式结构热防护机理分析

针对飞行器高超声速飞行时严重的气动加热环境, 提出内嵌定向高导热层的疏导式热防护系统. 运用数值方法分析了特定条件下内嵌定向高导热层的疏导式系统的防热效果, 外壁面最高温度下降了9.1%, 内壁面最高温度下降了31.5%, 高温区和低温区都被封闭在外层区域, 内层温度更加均匀, 实现了热流由高温区向低温区的转移, 削弱了高温区的热载荷, 强化了整体结构的热防护能力. 研究表明, 随着气动热流密度比与辐射散热面积比的增大, 疏导结构的冷却效果增强. 本文还对疏导防热系统的结构参数和材料参数对冷却效果的影响进行了分析, 为结构的设计和材料的选取提供一定的依据.     

高功率LED热特性测试方法研究与应用

叙述了利用动态电学测试方法测量高功率LED热阻和结温的原理、试验装置、测量步骤和影响测试结果的因素.研究结果表明,该方法具有测试结构简单、稳定性高等特点,可作为高功率LED热阻和结温的一种测试方法.