空间相机光机结构导热特性分析与计算

对空间相机进行热光学分析,必须掌握相机的非稳态温度场和热致位移场。要计算温度场,必须对其光机结构的热特性有一定的了解。对空间相机的各个主要光学组件（ 前、后组校正镜组、球面与平面反射镜、窗口玻璃组件） 建立简化传热模型,进行等效热阻计算,给出了它们的温差表达式,分析了各镜组件的导热特性,为热光学分析的温度场计算工作提供条件。     

ITER真空室支撑筋板结构设计与强度分析

作为真空室的重要部件,支撑筋板既需要支撑真空室双层壳体,又需要支撑中子屏蔽层。在实际工作中,支撑筋板必须满足运行时的各项强度要求。分析了真空室结构特点,以及真空室支撑筋板的平面布局与结构要求。运用CATIA软件设计了支撑筋板,并在ANSYS Workbench环境下对其作了有限元分析,得到支撑筋板在真空室内工况下的强度应力云图和应变云图。结果分析表明,支撑筋板的结构和强度均满足设计要求,很好地保证了ITER真空室的正常运行。     

HL-2M 真空烘烤系统工程设计与介质流量分析

从工艺、结构和设备几个方面对 HL-2M 真空烘烤系统进行设计。在定流量工况下进行仿真分析。 在总流量 2.5kg⋅s⁻¹,真空室流量 2.1kg⋅s⁻¹,偏滤器流量 0.21kg⋅s⁻¹ 下,验证了系统的烘烤效果。     

空间相机电控机箱的热设计及仿真分析

为了保证空间相机电控机箱在轨运行期间的工作温度满足使用要求,根据电控机箱的结构特点和导热路径,对电控机箱内部大功耗电子元器件进行了详细热控设计,解决了某些电子元器件发热量大、导热路径较长的问题。以某个典型元器件为例,进行了散热效果估算。最后应用有限元分析软件IDEAS-TMG建立了详细的电控机箱热分析有限元模型,根据电控机箱所处温度边界条件进行了稳态仿真分析,给出了电控机箱整体的热响应性能、印制线路板（PCB）及板上大功耗电子元器件的稳态温度分布云图,结果显示,PCB的温度为40.6～51.1℃,板上大功耗电子元器件的结温为46.3～62.5℃,均满足热控设计的指标要求。热分析结果表明电控机箱热设计合理可行,能够满足使用要求。     

中国聚变工程实验堆真空室超压保护系统中爆破片的选型与计算

参照相关标准,对聚变装置真空室超压保护系统(VVPSS)中爆破片进行了选型。结合VVPSS的工作要求,完成了爆破片的设计计算,初步得到爆破片直径为882mm,厚度为1mm。利用有限元分析软件对多种型号爆破片进行结构分析比较,最终选用了反拱环向开缝型爆破片。对最终选定的爆破片进行优化设计,使其达到设计要求。     

LIPS-200离子推力器热特性模拟分析研究

为了对20 cm口径LIPS-200环形会切磁场离子推力器的热设计研究提出优化建议,利用LIPS-200离子推力器内部放电能量沉积数学模型计算结果开展推力器的稳态和瞬态热分析,并进行热平衡试验加以验证。结果显示：当推力器处于稳态工作时,其内部磁钢的温度分布是影响推力器热设计的关键因素,而通过提高推力器内外部件的表面发射率,可以使内部关键部件温度降低50~60 ℃,相关热平衡试验验证结果与仿真分析结果基本吻合。     

LIPS-200离子推力器热特性模拟分析研究

为了对20cm口径LIPS-200环形会切磁场离子推力器的热设计研究提出优化建议,利用LIPS-200离子推力器内部放电能量沉积数学模型计算结果开展推力器的稳态和瞬态热分析,并进行热平衡试验加以验证。结果显示:当推力器处于稳态工作时,其内部磁钢的温度分布是影响推力器热设计的关键因素,而通过提高推力器内外部件的表面发射率,可以使内部关键部件温度降低50～60℃,相关热平衡试验验证结果与仿真分析结果基本吻合。     

超高功率短脉冲作用下薄壁金属的热特性分析

针对短脉冲高功率热流作用下的薄壁金属导热问题,基于傅里叶导热模型,采用固液耦合计算方法对金属瞬态温度特性进行了数值仿真,并分析了液体工质流速及固体材料物性参数对金属温度瞬态响应和分布的影响作用。分析结果表明：温度响应特性与时间尺度有关,在单次脉冲作用下,在ms量级内热量才能开始通过水侧对流散热散出,25 ms后金属内部温度渐趋平衡;在连续脉冲作用下,金属内部温度逐渐升高,一定时间后温度变化达到动态平衡,壁面温度在一定范围内波动;停止加热后,在2 s内温度逐渐降低至初始状态。提高水的流速和固体壁面热扩散系数均可降低壁面温度,且缩短温度趋衡所需时间。     

CFETR真空室结构稳定性的有限元分析

真空室是中国聚变工程实验堆(CFETR)重要的屏蔽组件和包容屏障,为提高其结构稳定性,用有限元方法对真空室核心部件进行了线性屈曲分析与几何初始缺陷非线性屈曲分析,评估了真空室结构的各项稳定性指标。结果表明,现有的真空室的设计满足屈服强度的设计要求,为后续的设计优化工作提供了重要的理论依据和参考。     

离子推力器空心阴极热特性模拟分析

对离子推力器空心阴极进行了热分析。利用ANSYS有限元软件对阴极罩开启/闭合状态下的空心阴极热启动过程和达到稳态工作时温度场分布进行了模拟,结果表明稳态工作时空心阴极内部能量主要损耗在热阻丝和阴极顶部分,并且阴极罩及热屏是降低空心阴极温度损耗提高其热效率的关键部件,采用阴极罩及热屏后使得空心阴极的总体温度值提升了2.3%~13.2%,其中发射体温度提升2.3%~4.2%,热实验得出的实验数据与模拟结果基本一致,研究结果对空心阴极的优化设计提供参考。     

新型热阴极电子枪加热结构热分析

利用ANSYS和COMSOL仿真模拟软件,对热阴极电子枪的加热结构进行热分析,得到了阴极加热结构设计的一些规律,然后通过实验对一系列加热结构进行阴极温度测试,进一步验证模拟计算的结果,得到了一种加热效率比较高的结构。该结构在加热功率为100 W时,阴极温度超过了1 900 K,达到了铱铈阴极的工作温度。在阴极温度1 800 K左右,阴极表面引出电场强度为3.6×106V/m的条件下,该阴极的最大发射电流达到1.04 A,发射电流密度约13 A/cm2。     

离子推力器空心阴极热特性模拟分析

对离子推力器空心阴极进行了热分析。利用ANSYS有限元软件对阴极罩开启/闭合状态下的空心阴极热启动过程和达到稳态工作时温度场分布进行了模拟,结果表明稳态工作时空心阴极内部能量主要损耗在热阻丝和阴极顶部分,并且阴极罩及热屏是降低空心阴极温度损耗提高其热效率的关键部件,采用阴极罩及热屏后使得空心阴极的总体温度值提升了2.3%～13.2%,其中发射体温度提升2.3%～4.2%,热实验得出的实验数据与模拟结果基本一致,研究结果对空心阴极的优化设计提供参考。     

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。     

新型热阴极电子枪加热结构热分析

利用ANSYS和COMSOL仿真模拟软件,对热阴极电子枪的加热结构进行热分析,得到了阴极加热结构设计的一些规律,然后通过实验对一系列加热结构进行阴极温度测试,进一步验证模拟计算的结果,得到了一种加热效率比较高的结构。该结构在加热功率为100 W时,阴极温度超过了1 900 K,达到了铱铈阴极的工作温度。在阴极温度1 800 K左右,阴极表面引出电场强度为3.6×106 V/m的条件下,该阴极的最大发射电流达到1.04 A,发射电流密度约13 A/cm2。     

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。     

热重分析技术研究聚-α-甲基苯乙烯降解温度

采用热重分析技术研究了4种聚-α-甲基苯乙烯原料和其它微球壳层材料的热降解温度。研究表明,聚-α-甲基苯乙烯原料主要失重温度范围为220～340℃,等离子体辉光放电涂层材料的降解温度为350～450℃。升温速率在20℃/min和30℃/min时,降解温度基本相同,升温速率不影响降解的温度范围,低于20℃/min时,随着升温速率升高,降解温度升高。     

基于新型MRTD模型研究扫描型红外热像仪的视距

 基于人眼视觉系统可感知的阈值信噪比,提出预测红外热像仪最小可分辨温差（MRTD）方法。该方法根据频谱理论和红外热成像系统的二维调制传递函数,并结合匹配滤波器的概念,描述4条带标准靶的空间频谱函数。利用此空间频谱函数研究了4条带标准靶经过红外热成像系统的调制传递之后人眼视觉系统的感知信噪比。基于人眼视觉系统可感知的阈值信噪比,建立一个新的MRTD模型。依据此MRTD模型和视距模型,实现红外热像仪视距的预测。仿真结果表明,该方法预测的视距与实验数据有很好的一致性。     

Thermal characteristics analysis of an IGBT using a fiber Bragg grating

This paper proposes a new method to develop a thermal model of an insulated gate bipolar transistor (IGBT) employing an optical fiber sensor mounted on the chip structure. Some features of the sensor such as electromagnetic immunity, small size and fast response time, allow the identification of temperature changes generated by the energy loss during device operation through direct measurement. In fact, this measurement method is considered impossible with conventional sensors. The online monitoring of the junction temperature enables identify the thermal characteristics of the IGBT. The results are used to develop an accurate model to simulate the heat generated during the device conduction and switching processes. The model showed a difference of only 0.3% between the measured and simulated results, besides allowing evaluate separately the heat generated by each turn-ON/OFF process.     

热重分析技术研究聚-α-甲基苯乙烯降解温度

采用热重分析技术研究了4种聚-α-甲基苯乙烯原料和其它微球壳层材料的热降解温度。研究表明,聚-α-甲基苯乙烯原料主要失重温度范围为220～340 ℃,等离子体辉光放电涂层材料的降解温度为350～450 ℃。升温速率在20 ℃/min和30 ℃/min时,降解温度基本相同,升温速率不影响降解的温度范围,低于20 ℃/min时,随着升温速率升高,降解温度升高。     

Thermal analysis and water-cooling design of the CSNS MEBT 324 MHz buncher cavity

At least two bunchers are needed in the 3 MeV H- Medium Energy Beam Transport(MEBT)line located between RFQ and DTL for the CSNS(China Spallation Neutron Source).A nose-cone geometry has been adopted as the type of buncher cavity for its simplicity,higher impedance and lower risk of multipacting.By making use of the results got from the simulations on the buncher with two-dimension code SUPERFISH,the thermal and structural analyses have been carried out,the process and results to determine the resulting frequency shift due to thermal and structural distortion of the cavity are presented,the water-cooling channel position and the optimum cooling water temperature as well as the tuning method by adjusting the cooling water temperature when the cavity is out of resonance are also determined through the analyses.