ITER超导馈线低温部件冷却介质流动与传热模拟及结构优化
发布时间：2021-12-02 16:17
ITER装置超导馈线系统中的线圈终端盒（CTB）是馈线系统的低温、管线缆和阀门控制车间,是馈线系统最末端的接口和屏蔽部件,是系统运行的基本保证,其中冷屏是保证线圈终端盒低温环境的关键部件,位于室温壳体与超低温工作区域之间,起到阻挡热辐射的作用。本文以80K低温冷屏作为研究对象,对冷屏冷却管道出现裂纹造成氦气泄漏的极端工况进行研究,并通过管路内部气体流场的分析探索了管道产生裂纹原因,进而改进冷屏管道排列结构。首先对管道裂纹造成的氦气泄漏情况进行理论分析,并依据管道气体泄漏理论对氦气泄漏质量流率理论公式进行了整理总结。之后主要应用计算流体软件FLUENT建立了管路氦气泄漏模型,提出了研究低温氦气泄漏的数值模拟方法,计算得到管道发生泄漏3s过程中的瞬态泄漏质量流率,速度分布、压力曲线和温度曲线。考虑到冷氦气泄漏对线圈终端盒的影响,比较分析了不同管路压力和不同尺寸管路裂缝泄漏流场分布,验证了模型建立的合理性,并为超导馈线系统冷却管路氦气泄漏监测诊断提供一定的参数依据。文章根据线圈终端盒冷屏运行特点,结合冷屏受到的热负荷以及冷屏结构尺寸对冷屏表面温度进行了理论计算,确定了冷屏表面理论最高温度和冷...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
致谢
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 课题研究方向及现状
1.2.1 高压管路泄漏课题研究
1.2.2 高压管路弯管流场研究
1.3 论文主要内容
1.3.1 课题来源与目的
1.3.2 论文主要工作
第二章 研究理论基础
2.1 管道气体泄漏理论
2.2 管道泄漏检测方法
2.3 管道问题研究手段
2.4 本章小结
第三章 冷屏冷却管路泄漏模拟研究
3.1 冷屏管道泄漏模型的建立
3.1.1 一般管道泄漏模型
3.1.2 修正后管道泄漏模型
3.2 基于FLUENT的管路泄漏数值模拟
3.2.1 管道泄漏现代分析方法
3.2.2 数值模型的选择
3.2.3 数值模型的建立与计算
3.2.4 数值结果验证
3.3 不同条件对管道泄漏的影响
3.3.1 不同管道内压对泄漏的影响
3.3.2 不同管道裂缝尺寸对泄漏的影响
3.4 本章小结
第四章 冷屏的管路布局优化
4.1 冷屏基本性能参数
4.1.1 冷屏热负荷
4.1.2 冷屏关键参数
4.2 冷屏管路流场研究
4.2.1 管路弯道流场理论
4.2.2 管路弯道流场优化数值模拟
4.3 冷屏管路布局改进
4.3.1 流固耦合理论
4.3.2 管道模型介绍
4.3.3 管路弯道结构优化数值模拟
4.3.4 优化后冷屏结构
4.3.5 冷屏热性能验证
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同湍流模型在90°弯管数值模拟中的应用[J]. 董亮,刘厚林,代翠,杜辉. 华中科技大学学报(自然科学版). 2012(12)
[2]基于FLUENT的制动管路流阻特性分析与结构优化[J]. 王道斌,赵文利. 机电工程. 2012(10)
[3]ITER极向场线圈过渡馈线冷屏的结构优化与传热耦合分析[J]. 董标,韩曼芬,王开松,宋云涛,王忠伟,程勇,吕佳佳,邵珠振,冯昌乐,徐杨. 真空科学与技术学报. 2011(05)
[4]燃气管道泄漏过程模型的研究进展[J]. 桑博,兰惠清,余学立,何仁洋,康正凌,崔钺. 油气储运. 2011(08)
[5]ITER校正场过渡馈线冷质支撑的设计与传热分析[J]. 董标,陈兆杰,王开松,宋云涛,程勇,吕佳佳. 低温与超导. 2011(05)
[6]新型输液90°弯头结构流固耦合特性[J]. 王艳林,吴兰鹰,王自东. 北京科技大学学报. 2010(07)
[7]弯管压降随迪恩涡的变化规律及数值模拟[J]. 湛含辉,朱辉,李灿,马满英. 机械设计与制造. 2010(04)
[8]高压管道天然气泄漏扩散过程的数值模拟[J]. 董刚,唐维维,杜春,杨君涛,于彦飞. 中国安全生产科学技术. 2009(06)
[9]管道输运高压氢气与天然气的泄漏扩散数值模拟[J]. 刘延雷,徐平,郑津洋,赵永志,陈虹港,邓贵德,陈瑞. 太阳能学报. 2008(10)
[10]弯曲输流管道流固耦合流动特性研究[J]. 徐合力,蒋炎坤. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2008(02)
硕士论文
[1]压缩天然气汽车高压管路流场特性计算分析及优化布局设计[D]. 曹洪全.西华大学 2011
[2]室内燃气泄漏扩散规律的理论与实验研究[D]. 王国磊.山东建筑大学 2011
[3]中性束注入系统液氦输送管真空多层绝热研究[D]. 乐瑞文.合肥工业大学 2006
本文编号：3528772
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
致谢
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 课题研究方向及现状
1.2.1 高压管路泄漏课题研究
1.2.2 高压管路弯管流场研究
1.3 论文主要内容
1.3.1 课题来源与目的
1.3.2 论文主要工作
第二章 研究理论基础
2.1 管道气体泄漏理论
2.2 管道泄漏检测方法
2.3 管道问题研究手段
2.4 本章小结
第三章 冷屏冷却管路泄漏模拟研究
3.1 冷屏管道泄漏模型的建立
3.1.1 一般管道泄漏模型
3.1.2 修正后管道泄漏模型
3.2 基于FLUENT的管路泄漏数值模拟
3.2.1 管道泄漏现代分析方法
3.2.2 数值模型的选择
3.2.3 数值模型的建立与计算
3.2.4 数值结果验证
3.3 不同条件对管道泄漏的影响
3.3.1 不同管道内压对泄漏的影响
3.3.2 不同管道裂缝尺寸对泄漏的影响
3.4 本章小结
第四章 冷屏的管路布局优化
4.1 冷屏基本性能参数
4.1.1 冷屏热负荷
4.1.2 冷屏关键参数
4.2 冷屏管路流场研究
4.2.1 管路弯道流场理论
4.2.2 管路弯道流场优化数值模拟
4.3 冷屏管路布局改进
4.3.1 流固耦合理论
4.3.2 管道模型介绍
4.3.3 管路弯道结构优化数值模拟
4.3.4 优化后冷屏结构
4.3.5 冷屏热性能验证
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同湍流模型在90°弯管数值模拟中的应用[J]. 董亮,刘厚林,代翠,杜辉. 华中科技大学学报(自然科学版). 2012(12)
[2]基于FLUENT的制动管路流阻特性分析与结构优化[J]. 王道斌,赵文利. 机电工程. 2012(10)
[3]ITER极向场线圈过渡馈线冷屏的结构优化与传热耦合分析[J]. 董标,韩曼芬,王开松,宋云涛,王忠伟,程勇,吕佳佳,邵珠振,冯昌乐,徐杨. 真空科学与技术学报. 2011(05)
[4]燃气管道泄漏过程模型的研究进展[J]. 桑博,兰惠清,余学立,何仁洋,康正凌,崔钺. 油气储运. 2011(08)
[5]ITER校正场过渡馈线冷质支撑的设计与传热分析[J]. 董标,陈兆杰,王开松,宋云涛,程勇,吕佳佳. 低温与超导. 2011(05)
[6]新型输液90°弯头结构流固耦合特性[J]. 王艳林,吴兰鹰,王自东. 北京科技大学学报. 2010(07)
[7]弯管压降随迪恩涡的变化规律及数值模拟[J]. 湛含辉,朱辉,李灿,马满英. 机械设计与制造. 2010(04)
[8]高压管道天然气泄漏扩散过程的数值模拟[J]. 董刚,唐维维,杜春,杨君涛,于彦飞. 中国安全生产科学技术. 2009(06)
[9]管道输运高压氢气与天然气的泄漏扩散数值模拟[J]. 刘延雷,徐平,郑津洋,赵永志,陈虹港,邓贵德,陈瑞. 太阳能学报. 2008(10)
[10]弯曲输流管道流固耦合流动特性研究[J]. 徐合力,蒋炎坤. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2008(02)
硕士论文
[1]压缩天然气汽车高压管路流场特性计算分析及优化布局设计[D]. 曹洪全.西华大学 2011
[2]室内燃气泄漏扩散规律的理论与实验研究[D]. 王国磊.山东建筑大学 2011
[3]中性束注入系统液氦输送管真空多层绝热研究[D]. 乐瑞文.合肥工业大学 2006
本文编号：3528772
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3528772.html
