冷冻靶温度场影响因素的数值模拟研究

发布时间：2020-12-11 19:52

　　惯性约束核聚变(ICF)能有可能成为未来的一种清洁的新型能源,而低温冷冻靶则是ICF的理想靶型。为了实现激光惯性约束核聚变的成功点火,要求在靶丸内形成均匀光滑的氘氚(DT)冰层,冰层的质量主要取决于靶丸周围的热环境的影响。因此我们必须对靶丸周围的温度场分布进行严格的控制。本文以美国国家点火装置(NIF)的点火靶为原型,利用计算机流体分析软件Fluent,对影响靶丸温度场均匀性的相关因素,以及温度控制的相关问题进行了研究。首先对温度传感器的结构、布局以及材料对冷冻靶温度场的影响情况进行了研究,结果表明,虽然温度传感器对冷冻靶温度场有一定的影响,但是由于其既不是热源也不是冷源,且与靶丸之间没有直接传热关系,所以温度传感器对冷冻靶温度场的影响可以忽略不计。其次根据对冷冻靶柱腔结构的分析,研究了加热器的结构和布局对冷冻靶温度场的影响情况,数值模拟的结果表明,添加外部辅助加热时,改善了柱腔腔体由于几何结构造成的靶丸周围温度场的非球星对称,可以有效的提高冷冻靶温度场的均匀性,降低靶丸表面的最大温差;通过在腔体外上、下分别添加600W/m2、700W/m2的热流密度时,此时腔体内的气体流速最小为0.... 

【文章来源】：西南科技大学四川省

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1. 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 核聚变能
        1.2.1 核聚变反应的原理
        1.2.2 受控核聚变的主要研究途径
    1.3 ICF点火靶研究进展
    1.4 点火靶的设计
        1.4.1 冷冻靶类型
        1.4.2 冷冻靶设计
        1.4.3 冷冻靶的制备方法
    1.5 冷冻靶制备的困难
    1.6 本文的研究工作
2. 模型与数值模拟方法
    2.1 物理模型
        2.1.1 NIF间接驱动靶构造
        2.1.2 模型中物理参数设计
    2.2 传热理论
        2.2.1 热传导
        2.2.2 对流
        2.2.3 辐射传热
        2.2.4 接触热阻
    2.3 Fluent的数值计算
        2.3.1 数值传热学的基本思路
    2.4 本章小结
3. 温度传感器对冷冻靶温度场的影响规律
    3.1 引言
    3.2 计算模型
    3.3 模拟与分析
        3.3.1 传感器结构的影响
        3.3.2 传感器布局的影响
        3.3.3 传感器材料的影响
    3.4 本章小结
4. 加热器对冷冻靶温度场的影响规律
    4.1 引言
    4.2 计算模型
    4.3 模拟与分析
        4.3.1 对称分布加热器功率的影响
        4.3.2 非对称分布加热器功率的影响
        4.3.3 加热器对腔内对流的影响
    4.4 本章小结
5. 超低温冷链系统的温度场分布及关键位置热阻的影响规律
    5.1 引言
    5.2 计算模型
    5.3 模拟与分析
        5.3.1 冷链的温度场分布
        5.3.2 接触热阻对冷冻靶前后温差的影响
    5.4 本章小结
6. 冰层对冷冻靶温度场的影响
    6.1 引言
    6.2 计算模型
    6.3 模拟与分析
        6.3.1 均匀冰层的影响规律
        6.3.2 非均匀冰层的影响规律
    6.4 本章小结
结论
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]Be靶丸的研制进展及其关键技术[J]. 罗炳池,李恺,何玉丹,牛高,张吉强,罗江山,吴卫东,唐永建.  强激光与粒子束. 2013(12)
[2]冷冻靶制备中辅助加热的理论和数值分析[J]. 杨晓虎,徐涵,田成林,银燕,卓红斌.  强激光与粒子束. 2008(08)
[3]法国惯性约束聚变计划概述[J]. 叶青.  激光与光电子学进展. 2000(07)
[4]ICF低温冷冻靶制备技术进展[J]. 唐永建,蒋伟阳.  强激光与粒子束. 1998(01)
[5]取之不尽用之不竭的理想能源——激光惯性约束核聚变[J]. 王淦昌.  现代物理知识. 1996(S1)
[6]激光惯性约束核聚变的新进展[J]. 王淦昌,王乃彥.  大自然探索. 1990(02)



本文编号：2911125