EAST装置离子回旋加热天线电流带热结构分析

介绍了EAST装置新型离子回旋加热(ICRH)天线电流带的设计结构。通过对电流带实际工况的计算得出电流带的工作温度分布,以此来模拟实际工作条件下电流带的热载荷承受能力以及对电流带结构的影响。论证了在实际工况热载荷条件(0.2MW)下,电流带辐射面温度及电流带整体结构强度满足设计要求。     

低温风洞螺旋升降机热防护结构设计及性能分析

针对螺旋升降机的结构特点及低温风洞元件的工程防热要求,设计了不锈钢承压防护壳内置聚氨酯绝热层的三段式热防护结构。利用有限元软件建立了热防护结构数值模型,在低温风洞的低温与常温工况下进行了结构与传热分析,获得了热防护结构应力、变形及温度场分布情况。结果表明:热防护结构承受0.35MPa最大压差载荷时,其最大应力出现在防护壳中段与纵向加强筋连接处,经强度校核得到热防护结构在工作载荷条件下满足强度要求;热防护结构载荷系数为74.5(>3),一阶屈曲载荷为26.1MPa(>0.35MPa),热防护结构满足稳定性要求;低温与常温工况下,聚氨酯绝热层厚度为40mm,热防护结构内通入氮气流量分别为0.01kg/s和0.02kg/s时,螺旋升级机结构均处于263K-313K的安全温度范围内。     

基于热光学技术的空间光学系统热设计

为了验证空间光学系统热设计的合理性,利用光-机-热集成的热光学分析技术论证了空间光学系统的热设计方案。首先,阐述了热光学技术的一般方法以及热光学技术与热设计的关系,同时根据空间光学遥感器所处的空间环境和结构特点,应用被动和主动热控技术对空间光学系统进行了热设计。然后,利用有限元方法对热控后的温度场和热弹性变形进行了分析,得出该温度载荷条件下光学元件表面的变形量及刚体位移量,利用Zemike多项式进行了波面拟合。最后,用CodeV光学设计软件计算了热载荷作用下光学系统的传递函数。结果表明,各种工况下全视场范围内光学系统分辨率为50lp时,传递函数均超过0．5,成像良好,能够满足光学设计指标,热设计方案合理可行。     

CFETR极向场磁体馈线系统线圈终端盒初步设计与分析

介绍了中国聚变工程实验堆(CFETR)极向场线圈馈线系统终端盒(CTB)设计,CTB由外盒体、80K内冷屏、电流引线及超导母线、内部管路系统、阀门系统等子部件组成.利用ANSYS有限元软件,在运行工况和地震工况下对CTB外盒体及内冷屏进行结构强度校核、结构热分析和地震响应分析,得到CTB外盒体的位移、应力分布云图和在地...     

CFETR水冷包层电磁结构耦合分析

利用软件Maxwell对中国聚变工程实验堆(CFETR)高场侧的水冷陶瓷增殖(WCCB)包层进行电磁分析,得到了包层在等离子体电流线性36ms衰减工况下产生的电磁载荷.采用载荷传递耦合法,结合软件ANSYS可得包层中产生的形变位移和等效应力.分析结果表明,WCCB包层中产生的最大等效应力符合设计要求,且形变位移均在许用...     

开关电源中IGBT模块散热分析北大核心CSCD

基于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的实际结构,建立了开关电源IGBT模块有限元等效热分析模型和双热阻模型。在开关电源实际工作情况下进行温度测量实验,结合实际运行时的电压电流曲线,给出模块的总损耗。仿真拟合出热特性主要参数瞬态热阻,与厂商数据手册提供的实测热阻曲线进行对比,两者曲线基本一致,验证了有限元热分析等效模型合理。分别将有限元等效模型与双热阻模型进行稳态热仿真,与实验对比分析,得到实际工况下IGBT模块温度场分布及芯片结温。分析双热阻模型的优缺点,并提出了改进方案。     

ITER过渡馈线直线段管的优化设计与屈曲分析

根据强度原则,用有限元静力分析方法优化了馈线系统直线段管中的圆管和波纹管相关结构的设计参数;根据能量准则,通过特征值屈曲分析和非线性屈曲分析方法,用有限元法稳定性的判据计算出长跨度的薄壳直线段管发生失稳时的临界载荷为1.21MPa,验证了该结构在正常工况(安全系数为12.1)和故障状态工况(安全系数为6.05)下不会发生失稳现象,为ITER馈线系统的下一步研制提供了基础。     

基于光机集成仿真技术的摆镜特性分析

为考察相关跟踪系统摆镜在静力和动力载荷工况下面形参数是否满足工程需求,基于光机集成仿真技术对相关跟踪摆镜特性进行了分析,得到了在静力和时间历程载荷所对应的三种工况下的面形变化分布和面形表征参数,并对仿真结果的数据可靠性进行了数值角度验证。结果表明,光机集成仿真方法可以有效地消除由动力载荷产生的主动刚体位移,可得到摆镜面形参数和在动力载荷作用下不同时刻的摆镜面型变化,弥补了在实验条件下难以测得由动力载荷作用的面形参数和面形分布情况。当1g加速度载荷在摆镜光轴方向上时,静力载荷对面形的影响起主导作用;当1g加速度载荷不在摆镜光轴方向上时,动力载荷对面形的影响起主导作用。通过光机集成仿真结果对所设计的摆镜在相应工况下的面形进行有效评估,获得了有意义的设计指导数据。     

集成电路微互连结构中的热迁移

高工作电流在集成电路微互连结构中产生大量焦耳热,引起局部区域的温升、形成高温度梯度,金属原子沿着温度梯度反向运动发生热迁移.热迁移是集成电路微互连失效的主要原因之一.阐述了热迁移原理、失效模式及原子迁移方程.综述和分析了在单纯温度场、电场和温度场耦合等不同载荷条件下金属引线和合金焊料的热迁移研究.归纳并提出了集成电路微互连结构热迁移研究亟待解决的问题. 关键词： 集成电路 微互连 热迁移     

不同位形大破裂工况下CFETR真空室预研件的电磁载荷分析

基于数值方法分析了中国聚变工程实验堆真空室预研件(CFETRVVmock-up)在大破裂工况(MD)下不同位形所对应的电磁参数,重点分析了不同位形运行条件下真空室上涡流和电磁力的分布及对比。结果表明,三种等离子体位形下VV电磁载荷分布情况近乎相等,各轴向分力最大值及各分段的最大值存在差异。电磁载荷的获得为进一步校核CFETR VV mock-up的局部结构强度提供了数据基础,对提高真空室的结构设计合理性和运行的安全性具有重要作用。     

高超声速飞行器热管冷却前缘结构一体化建模分析

针对高超声速飞行器工作时前缘恶劣的气动加热环境, 为了保证飞行器前缘的尖锐外形, 提出内嵌高温热管前缘结构. 针对热管内部复杂流动与换热情况, 对内嵌高温热管前缘结构进行一体化建模, 将模型的核心部件液态金属热管工作状况的计算与实验进行对比以验证模型的可靠性. 本文还分析了给定工况下内嵌高温热管前缘结构的热防护效果, 其中壁面最高温度下降了11.6%, 最低温度上升了8%, 高温区和低温区均被封闭在前缘外层区域, 内层温度更加均匀, 实现了热流由高温区向低温区的转移, 削弱了高温区的热负荷. 本文还分析了接触热阻对热管冷却前缘结构效果的影响. 关键词： 热管 前缘 疏导式热防护 气动热     

迫流冷却二极NbTi超导磁体的研究

首先介绍了导体的测试结果;其次,为评估迫流冷却的二极NbTi超导磁体正常工况下对液氦产生的低温热负荷,基于surf152表面效应单元对线圈盒进行了辐射传热分析;此外,为减小通过线圈盒支撑的传导热负荷并且提高其机械强度,依据线圈盒支撑杆的设计尺寸,提出使用玻璃纤维经过三维编织的各向异性复合材料-G10制作线圈盒支撑杆,从...     

PET回旋加速器内部束流测量探头热分析

 基于时域有限差分法（FDTD）对PET回旋加速器内部束流测量探头的热传导过程进行了数值模拟。定义了运动和固定两种探头测量模式,在辐射散热的条件下,分别研究了3种探头材料（铜、钽、钨）在两种模式下的表面最高温度和尾部温度随功率加载时间的变化。研究表明：运动模式下,3种探头材料没有明显的优劣,探头速度选为10 mm/s较为合适;固定模式下,由于铜材料具有高黑度、高热导率的优点,是设计探头的最佳材料。     

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.     

Study on the thermal characteristics of GaN-based laser diodes

In this work, we have analyzed the thermal properties of a GaN-based laser diode (LD) as functions of input powers, cooling conditions, and ambient temperatures. It was found that the thermal resistance has a slight change with input current under the forced cooling condition. In contrast to the forced cooling condition, significant change of thermal resistance was observed under the natural cooling condition. When the ambient temperature was increased from 0 to 50 °C, the measured thermal resistance was increased from 20 to 27.5 K/W.     

Thermal Performance of Laser Diode Array under Constant Convective Heat Transfer Boundary Condition

Three-dimensional heat transfer model of laser diode array under constant convective heat transfer coefficient boundary condition is established and analytical temperature profiles within its heat sink are obtained by separation of variables. The influences on thermal resistance and maximum temperature variation among emitters from heat sink structure parameters and convective heat transfer coefficient are brought forward. The derived formula enables the thermal optimization of laser diode array.     

Effects of anodic oxidation for combustion chamber on heat transfer of the piston in an aero-engine

The effects of an anodic oxidation coating on piston temperature distribution and thermal stress are investigated by establishing an inverse heat conduction problem in the form of an optimization problem in an aero-engine. A thermal analysis is carried out for both coated and uncoated pistons at 2100 rpm under 50 and 100% of full load. Specially manufactured metal plugs (templugs) were installed in both kinds of pistons to measure the temperature of every survey station. The effect of the secondary motion of the piston and piston ring on the lubrication oil film was taken into consideration in determining the heat transfer coefficient. There was reasonable agreement between the numerical method and experimental measurement, shown with an error analysis using a third-order polynomial fit technique. Research results showed that the maximum temperature of the anodic oxidation coated piston head increased to 298.5°C and 309.6°C under 50 and 100% of full load, respectively. In addition, there was a temperature reduction in the skirt for the coated piston in contrast to the temperature for the uncoated pistons under 50 and 100% of full load. The temperature distribution and thermal stress in the pin boss were then analyzed. The results indicated an increase of maximum temperature; however, the maximum thermal stress decreased for the anodic oxidation coated piston in the pin boss. Furthermore, a 200-h durability test was performed, proving the thermal load of the piston with anodic oxidation coating would not damage the piston. Also, the effect of the anodic oxidation coating technique on aero-engine emissions was investigated. The anodic oxidation coating for the aero-engine combustion chamber slightly improved CO and HC under 50 and 100% of full load.     

考虑界面接触热阻的一维复合结构的热整流机理

建立了考虑变截面、变热导率及界面接触热阻效应的组合热整流结构的温度场及热整流系数的理论模型和有限元解.数值算例证明了本文模型及算法的可靠性,进而通过参数影响研究确定了若干几何及材料参数对结构热整流系数的影响规律,揭示界面接触热阻对热整流效果的影响机理.研究结果表明长度比、截面半径变化率、热导率、边界条件温差和界面接触热阻等因素必须通过优化设计才能得到最大的热整流系数,同时界面接触热阻的引入也为调控热整流系数提供了一条新的途径.     

CFETR氦冷偏滤器初步设计与分析

基于中国聚变工程试验堆(CFETR)偏滤器位形,初步设计了指状、平板和T形三种氦冷偏滤器模型,在10MPa入口氦压力、10MW?m-2稳态热负荷下,分别对其进行传热数值分析.通过优化结构设计和氦入口参数,降低了靶板工作温度,探索了三种单元结构靶板处理高热负载的能力.在20MW?m-2的稳态热负荷下,对优化后的T形和指状...