多层多屏绝热液氦杜瓦传热分析

分析了不同液氦杜瓦结构,指出多屏多层的杜瓦的优缺点。通过对多屏多层绝热中不同传热方式的逐个分析,建立了一个理论传热模型。依照模型采用数值分析的方式,对多层层数为100层时的传热进行了分析,获得传导冷屏分布方式对传热流密度的影响曲线,并指出多层多屏分布的优化应同时考虑空间和温度两个因素。     

具有蜂窝状结构夹板的空气层复合传热的研究

本研究在考虑了辐射换热的条件下对带六角形蜂窝状结构的竖直空气层的复合传热进行了数值解析蜂窝状芯材的温度是通过对流和辐射之间的热平衡来决定的，因此，在芯材极其薄的情况下，辐射换热将对自然对流产生影响。本文通过对辐射率ε＝０．０３～１．０，Ｐｒ＝０．７，Ｒａ＝１０３～１０５的各种组合条件下的计算，解明了辐射换热对对流换热所产生的影响。     

ITER馈线系统CTB盒冷屏多层绝热结构传热性能的实验研究

线圈终端盒(CTB)是保证ITER装置可靠运行的关键部件之一,为磁体系统与低温车间、电源大厅、数据采集系统和低温控制元件提供4.5K的超低温工作环境。线圈终端盒(CTB)内部设有80K冷屏,以吸收室温环境对其内部工作空间带来的辐射热负荷,在杜瓦和冷屏中间,设有30mm的真空多层绝热夹层。首先采用量热法和称重法,对多层绝热试件进行了热性能测试,然后分别与理论分析和CTB原型件系统实验结果进行对比,得出了CTB盒中多层绝热结构的热性能参数,为下一步大规模生产提供了有力的技术支持。     

ITER装置CTB盒冷屏绝热结构初步设计与分析

根据装置系统对CTB盒的绝热性能要求,文章对CTB盒的真空绝热层的选型、搭接处理和真空度保证措施进行了分析和设计,并分别对辐射传热、固体导热、气体导热的表观传热系数,和绝热结构总的热损失进行了数值计算。经初步检验,该绝热结构的设计是可信的,并且其总的热损失能够满足ITER设计文集的要求,为CTB盒内部冷屏的设计和制造提供了可靠的技术参数。     

复合绝热低温容器真空丧失后抗热冲击分析

真空丧失对低温容器的安全性是一大威胁,可能会造成严重后果。文中通过实验,利用氮气为破空介质,对比了高真空多层绝热结构与真空复合多层绝热结构低温容器在真空丧失情况下的排放率和漏热。结果表明,复合绝热结构在真空破坏时能较好的保护低温容器,大大降低了低温储罐真空丧失后的热冲击。     

过热蒸汽型复合换热器传热与振动特性分析

本文以山西某热电厂用过热蒸汽型换热器为研究对象,通过理论分析和数值模拟得到新型复合流程换热设备的传热和振动特性.分析结果表明复合式换热设备能适应热源为过热蒸汽时的换热工况,具有热能利用率高、无二次蒸汽损失的传热特征.在该类换热设备设计中应注意主换热器中过热段的强化传热以及副换热器中壳程流速的选择,以确保其正常的传热和振动特性.基于振动特性分析,给出了预防换热管束振动的可行建议和措施.     

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。     

肋片板式蒸发冷凝器传热性能及优化研究

提出一种肋片板式蒸发冷凝器,主要研究肋片间距和肋片高度对工质强化传热和阻力性能的影响。计算与优化结果表明:肋片高度从12 mm增大到20 mm时,出口温度降低8.98 K,压降却增大三倍;肋片间距从40 mm增大到7 mm,温度下降1 K左右,压降减小27 Pa。应用多目标遗传算法,将出口温度低,压降小作为优化目标函数,研究肋片板式蒸发冷凝器的结构优化,得到优化结果的Pareto front分布,同时得到肋片间距和肋片高度分别为69.275 mm和15.71 mm,为板式蒸发冷凝器的改进和发展提供一定的指导意义。     

激光辐照下蜂窝夹芯复合材料结构传热及热烧蚀分析

结合蜂窝结构传热机制与复合材料烧蚀机制,研究了蜂窝夹芯复合材料结构在激光辐照条件下的热响应。针对典型蜂窝单元,建立了细观导热及烧蚀理论模型。基于有限元软件热分析模块和二次开发程序构建了蜂窝夹芯结构的高温传热数值模型,考虑了热物性参数的非线性变化、树脂热解和纤维烧蚀过程。采用连续激光作为加载热源,设计并开展了大气环境中蜂窝结构的热烧蚀实验,获得了蜂窝结构的动态烧蚀特征。结果表明,蜂窝夹芯复合材料结构在激光功率密度为102 W/cm2量级时具有良好的抗烧蚀能力,数值模型能够较为准确地模拟激光加载蜂窝结构过程中的烧蚀温度和树脂、纤维的烧蚀情况,并获得较为真实的烧蚀形貌。     

应用于低温贮箱的变密度多层绝热传热分析

采用Layer-by-Layer传热模型对真空多层绝热结构中的传热过程进行了分析,根据各项(辐射换热、气体导热、固体导热)换热分布情况,提出4区域不同层密度的多层绝热结构,分析了各区域层密度变化对多层绝热性能的影响,得出一个使总热流最小的层密度,研究了其各项换热规律以及受到热边界温度的影响。     

液氮冷却硅晶体单色器的流固耦合传热研究

液氮冷却硅晶体单色器是一个流固耦合传热系统,涉及固体部件之间的传热和计算流体力学(CFD)问题。硅晶体和无氧铜之间发生热传导,无氧铜和液氮之间进行对流换热。确定上述流固耦合传热系统的内部边界条件成为该系统研究的难点。因此,采用热流固三场耦合分析方法将液氮-无氧铜-硅晶体作为一个整体进行研究,计算时只定义系统的外部边界条件。该冷却结构设计考虑了硅晶体和无氧铜之间的接触热阻和液氮在冷却通道内的流动,因而模拟结果与实际状况更加接近,且此液氮间接冷却硅晶体单色器结构能够承受870W的热负荷将用于北京先进光源。     

EAST ICRH天线法拉第屏蔽冷却结构优化

现有的法拉第屏蔽(FS)冷却结构无法满足未来EAST 长脉冲稳态运行的要求,需要进行优化改进。通过理论和数值模拟方法,对FS原有冷却结构进行了优化设计,并获得了改进后FS冷却管道的流速和压力分布。通过比较不同进口条件下FS流体压降和结构温度分布情况,获得了适合优化后FS结构运行的流动参数,为未来ICRH天线FS的运行提供了理论指导。     

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现有的法拉第屏蔽(FS)冷却结构无法满足未来EAST长脉冲稳态运行的要求,需要进行优化改进.通过理论和数值模拟方法,对FS原有冷却结构进行了优化设计,并获得了改进后FS冷却管道的流速和压力分布.通过比较不同进口条件下FS流体压降和结构温度分布情况,获得了适合优化后FS结构运行的流动参数,为未来ICRH天线FS的运行提供了理论指导.     

Atomic scale simulations of vapor cooled carbon clusters

By means of atomistic simulations we observed the formation of many topologically non-equivalent carbon clusters formed by the condensation of liquid droplets, including: (i) standard fullerenes and onion-like structures, (ii) clusters showing extremely complex surfaces with both positive and negative curvatures and (iii) complex endohedral structures. In this work we offer a thorough structural characterization of the above systems, as well as an attempt to correlate the resulting structure to the actual protocol of growth. The IR and Raman responses of some exotic linear carbon structures have been further investigated, finding good agreement with experimental evidence of carbinoid structures in cluster-assembled films. Towards the aim of fully understanding the process of cluster-to-cluster coalescence dynamics, we further simulated an aerosol of amorphous carbon clusters at controlled temperatures. Various annealing temperatures and times have been observed, identifying different pathways for cluster ripening, ranging from simple coalescence to extensive reconstruction. PACS 36.40; 61.43.Bn, 61.48.+c; 81.05.Tp     

射流式水冷镜换热性能及在高能化学激光器中的应用

加工了射流式水冷铜镜模型,采用红外热像仪测量了冷却过程中镜面温度分布云图,证明了射流式水冷镜冷却的均匀性。采用热电偶较精确地测量了铜镜冷却过程中镜面温度的变化,实验结果与数值模拟吻合较好,验证了射流式水冷镜数值模型的可靠性。结合高能化学激光器中水冷镜实际情况,对直线沟槽型水冷镜和射流式水冷镜的形变特性进行了分析。计算结果表明,高能化学激光器水冷镜必须承压加工才能使用,射流式水冷镜可以很好地应用于高能化学激光器。此外,进一步分析了冷却孔直径和数量这两个参数对大口径射流式水冷镜形变的影响,结果表明:在孔数一定的情况下,采用更大口径的冷却孔,镜面冷却速度快、镜面最大温度低,可以获得更小的镜面形变;采用更多的冷却孔可以获得更好的冷却效果。     

射流式水冷镜换热性能及在高能化学激光器中的应用

加工了射流式水冷铜镜模型,采用红外热像仪测量了冷却过程中镜面温度分布云图,证明了射流式水冷镜冷却的均匀性。采用热电偶较精确地测量了铜镜冷却过程中镜面温度的变化,实验结果与数值模拟吻合较好,验证了射流式水冷镜数值模型的可靠性。结合高能化学激光器中水冷镜实际情况,对直线沟槽型水冷镜和射流式水冷镜的形变特性进行了分析。计算结果表明,高能化学激光器水冷镜必须承压加工才能使用,射流式水冷镜可以很好地应用于高能化学激光器。此外,进一步分析了冷却孔直径和数量这两个参数对大口径射流式水冷镜形变的影响,结果表明：在孔数一定的情况下,采用更大口径的冷却孔,镜面冷却速度快、镜面最大温度低,可以获得更小的镜面形变;采用更多的冷却孔可以获得更好的冷却效果。     

射流式水冷镜结构优化设计

分析了影响射流式水冷镜形变的各种因素,利用ANSYS有限元分析软件,对各项结构参数对镜体形变的影响进行了数值模拟,探索出射流式水冷镜结构设计的一般规律,得到了镜体结构的优化设计方案。数值结果表明：在镜体直径80 mm、镜面净吸收功率100 W、光斑直径25 mm、使用硅作为镜体材料的情况下,射流式水冷镜镜面最大形变可低至0.07 μm,明显优于其它类型的水冷镜。     

射流式水冷镜结构优化设计

 分析了影响射流式水冷镜形变的各种因素,利用ANSYS有限元分析软件,对各项结构参数对镜体形变的影响进行了数值模拟,探索出射流式水冷镜结构设计的一般规律,得到了镜体结构的优化设计方案。数值结果表明：在镜体直径80 mm、镜面净吸收功率100 W、光斑直径25 mm、使用硅作为镜体材料的情况下,射流式水冷镜镜面最大形变可低至0.07 μm,明显优于其它类型的水冷镜。