PMT内爆冲击波特性及防护装置研究
发布时间：2022-07-15 15:04
光电倍增管（PMT）是中微子探测试验的核心部件,是由玻璃材料制成的内部真空的薄壳结构,排列在深水中工作,承受高静水压力。若一只PMT意外被压溃,高压水流向中心汇聚相撞而发生内爆,产生内爆冲击波,会引起周围PMT发生连锁爆炸,即殉爆。针对深水中工作的PMT会发生殉爆的问题,结合实际工程需求,以江门中微子试验站中所用的PMT为研究对象,探究了椭球形PMT内爆冲击波特性,改进并制造了PMT殉爆防护装置,校核了PMT安装模块的强度,验证了防护装置殉爆防护的有效性。为中微子试验站中所用的PMT提供了一种殉爆防护方法。首先,结合国内外内爆、殉爆研究现状,详细分析了江门中微子试验站所用PMT殉爆防护的现状及存在的问题。介绍了Abaqus软件中欧拉-拉格朗日耦合（CEL）算法模拟水下内爆的仿真方法,开展了裸PMT内爆试验用于验证内爆仿真方法的准确性。在此基础之上,通过数值模拟的方法研究了椭球形内爆特性,得到了椭球形内爆发生过程、各方向内爆冲击波分布及传播规律、椭球形内爆冲击波强度随长、短径比的变化规律。其次,改进了PMT殉爆防护装置上、下保护罩的结构及连接方式,利用有限元仿真的方法进行了防护装置的稳定...
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 内爆理论研究现状
1.2.2 内爆试验与仿真研究现状
1.2.3 殉爆防护研究现状
1.3 PMT殉爆防护存在的问题
1.4 本文主要研究内容
1.4.1 研究目标
1.4.2 研究内容及思路
1.4.3 课题创新点
第2章 PMT内爆数值仿真方法
2.1 引言
2.2 Abaqus软件概述
2.3 欧拉-拉格朗日耦合分析(CEL)理论简介
2.3.1 模型与边界条件
2.3.2 欧拉体积分数
2.3.3 接触设置
2.3.4 材料泄露
2.3.5 输出
2.4 数值求解方法
2.4.1 Abaqus水动力学本构模型
2.4.2 显式求解算法
2.5 本章小结
第3章 PMT内爆特性研究
3.1 引言
3.2 PMT内爆试验
3.2.1 试验概况
3.2.2 试验结果分析
3.3 PMT内爆数值模拟
3.3.1 内爆数值模型的建立
3.3.2 试验与仿真结果对比分析
3.4 椭球形内爆特性研究
3.4.1 椭球形内爆简化模型
3.4.2 扁椭球内爆特性分析
3.4.3 长椭球内爆特性分析
3.5 本章小结
第4章 PMT殉爆防护装置研究
4.1 引言
4.2 PMT殉爆防护装置结构改进设计
4.2.1 防护装置的结构与指标
4.2.2 上保护罩改进
4.2.3 下保护罩改进
4.2.4 连接装置改进
4.3 PMT殉爆防护装置校核
4.3.1 防护装置的强度校核
4.3.2 防护装置的稳定性校核
4.4 防护装置的殉爆防护试验
4.4.1 试验方案
4.4.2 防护装置内爆特性分析
4.5 本章小结
第5章 PMT安装模块强度研究
5.1 引言
5.2 PMT安装模块数值模拟校核
5.2.1 安装模块仿真模型
5.2.2 安装模块简化载荷
5.2.3 数值模拟结果分析
5.3 PMT安装模块试验校核
5.3.1 试验方案
5.3.2 测点布置
5.3.3 试验数据分析
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 研究展望
参考文献
在校研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]中微子探测技术的发展及其军事应用前景[J]. 钟鸣. 国防科技. 2019(01)
[2]不同温度下有机玻璃厚板的平面应变断裂韧性试验[J]. 王综轶,王元清,杜新喜,王喆,张天雄. 东南大学学报(自然科学版). 2018(05)
[3]水下中空结构物内爆试验方法研究[J]. 黄治新,喻敏,杜志鹏,李营,秦中华. 振动与冲击. 2017(03)
[4]科研信息化发展现状与趋势[J]. 刘晓东. 科研信息化技术与应用. 2016(01)
[5]打开通往新物理世界的大门——“江门中微子实验”先导科技专项及进展[J]. 中国科学院"江门中微子实验"战略性先导科技专项研究团队. 中国科学院院刊. 2015(05)
[6]不可压缩流体中球型容器内爆理论模型研究[J]. 杜志鹏,杜俭业,李营,秦中华. 兵工学报. 2015(S1)
[7]大亚湾与江门中微子实验[J]. 曹俊. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2014(10)
[8]低能中微子的产生机制及应用[J]. 冯云光. 铜仁学院学报. 2014(04)
[9]中微子研究及其军事应用[J]. 王君学. 国防科技. 2013(02)
[10]高静水压力作用下深海油气管道的局部屈曲[J]. 龚顺风,陈源,金伟良,白勇,李志刚,赵冬岩. 浙江大学学报(工学版). 2012(01)
硕士论文
[1]光电倍增管内爆防护装置设计与试验[D]. 蒋永博.沈阳工业大学 2017
[2]江门中微子探测器结构选型分析与节点承载性能研究[D]. 周燕.重庆大学 2014
[3]深水海底管道铺设的非对称屈曲及失稳机理研究[D]. 邓欢.浙江大学 2011
本文编号：3662275
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 内爆理论研究现状
1.2.2 内爆试验与仿真研究现状
1.2.3 殉爆防护研究现状
1.3 PMT殉爆防护存在的问题
1.4 本文主要研究内容
1.4.1 研究目标
1.4.2 研究内容及思路
1.4.3 课题创新点
第2章 PMT内爆数值仿真方法
2.1 引言
2.2 Abaqus软件概述
2.3 欧拉-拉格朗日耦合分析(CEL)理论简介
2.3.1 模型与边界条件
2.3.2 欧拉体积分数
2.3.3 接触设置
2.3.4 材料泄露
2.3.5 输出
2.4 数值求解方法
2.4.1 Abaqus水动力学本构模型
2.4.2 显式求解算法
2.5 本章小结
第3章 PMT内爆特性研究
3.1 引言
3.2 PMT内爆试验
3.2.1 试验概况
3.2.2 试验结果分析
3.3 PMT内爆数值模拟
3.3.1 内爆数值模型的建立
3.3.2 试验与仿真结果对比分析
3.4 椭球形内爆特性研究
3.4.1 椭球形内爆简化模型
3.4.2 扁椭球内爆特性分析
3.4.3 长椭球内爆特性分析
3.5 本章小结
第4章 PMT殉爆防护装置研究
4.1 引言
4.2 PMT殉爆防护装置结构改进设计
4.2.1 防护装置的结构与指标
4.2.2 上保护罩改进
4.2.3 下保护罩改进
4.2.4 连接装置改进
4.3 PMT殉爆防护装置校核
4.3.1 防护装置的强度校核
4.3.2 防护装置的稳定性校核
4.4 防护装置的殉爆防护试验
4.4.1 试验方案
4.4.2 防护装置内爆特性分析
4.5 本章小结
第5章 PMT安装模块强度研究
5.1 引言
5.2 PMT安装模块数值模拟校核
5.2.1 安装模块仿真模型
5.2.2 安装模块简化载荷
5.2.3 数值模拟结果分析
5.3 PMT安装模块试验校核
5.3.1 试验方案
5.3.2 测点布置
5.3.3 试验数据分析
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 研究展望
参考文献
在校研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]中微子探测技术的发展及其军事应用前景[J]. 钟鸣. 国防科技. 2019(01)
[2]不同温度下有机玻璃厚板的平面应变断裂韧性试验[J]. 王综轶,王元清,杜新喜,王喆,张天雄. 东南大学学报(自然科学版). 2018(05)
[3]水下中空结构物内爆试验方法研究[J]. 黄治新,喻敏,杜志鹏,李营,秦中华. 振动与冲击. 2017(03)
[4]科研信息化发展现状与趋势[J]. 刘晓东. 科研信息化技术与应用. 2016(01)
[5]打开通往新物理世界的大门——“江门中微子实验”先导科技专项及进展[J]. 中国科学院"江门中微子实验"战略性先导科技专项研究团队. 中国科学院院刊. 2015(05)
[6]不可压缩流体中球型容器内爆理论模型研究[J]. 杜志鹏,杜俭业,李营,秦中华. 兵工学报. 2015(S1)
[7]大亚湾与江门中微子实验[J]. 曹俊. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2014(10)
[8]低能中微子的产生机制及应用[J]. 冯云光. 铜仁学院学报. 2014(04)
[9]中微子研究及其军事应用[J]. 王君学. 国防科技. 2013(02)
[10]高静水压力作用下深海油气管道的局部屈曲[J]. 龚顺风,陈源,金伟良,白勇,李志刚,赵冬岩. 浙江大学学报(工学版). 2012(01)
硕士论文
[1]光电倍增管内爆防护装置设计与试验[D]. 蒋永博.沈阳工业大学 2017
[2]江门中微子探测器结构选型分析与节点承载性能研究[D]. 周燕.重庆大学 2014
[3]深水海底管道铺设的非对称屈曲及失稳机理研究[D]. 邓欢.浙江大学 2011
本文编号：3662275
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