ITER超導(dǎo)饋線低溫部件冷卻介質(zhì)流動與傳熱模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、ITER裝置超導(dǎo)饋線系統(tǒng)中的線圈終端盒(CTB)是饋線系統(tǒng)的低溫、管線纜和閥門控制車間，是饋線系統(tǒng)最末端的接口和屏蔽部件，是系統(tǒng)運行的基本保證，其中冷屏是保證線圈終端盒低溫環(huán)境的關(guān)鍵部件，位于室溫殼體與超低溫工作區(qū)域之間，起到阻擋熱輻射的作用。本文以80K低溫冷屏作為研究對象，對冷屏冷卻管道出現(xiàn)裂紋造成氦氣泄漏的極端工況進行研究，并通過管路內(nèi)部氣體流場的分析探索了管道產(chǎn)生裂紋原因，進而改進冷屏管道排列結(jié)構(gòu)。
　　 首先對管道裂紋

2、造成的氦氣泄漏情況進行理論分析，并依據(jù)管道氣體泄漏理論對氦氣泄漏質(zhì)量流率理論公式進行了整理總結(jié)。之后主要應(yīng)用計算流體軟件FLUENT建立了管路氦氣泄漏模型，提出了研究低溫氦氣泄漏的數(shù)值模擬方法，計算得到管道發(fā)生泄漏3s過程中的瞬態(tài)泄漏質(zhì)量流率，速度分布、壓力曲線和溫度曲線?？紤]到冷氦氣泄漏對線圈終端盒的影響，比較分析了不同管路壓力和不同尺寸管路裂縫泄漏流場分布，驗證了模型建立的合理性，并為超導(dǎo)饋線系統(tǒng)冷卻管路氦氣泄漏監(jiān)測診斷提供一定的參

3、數(shù)依據(jù)。
　　 文章根據(jù)線圈終端盒冷屏運行特點，結(jié)合冷屏受到的熱負荷以及冷屏結(jié)構(gòu)尺寸對冷屏表面溫度進行了理論計算，確定了冷屏表面理論最高溫度和冷卻介質(zhì)輸送流量。鑒于管路發(fā)生泄漏問題，文章重點對冷屏冷卻管路內(nèi)流場分布特點進行了分析，獲得了管路流體的速度分布、壓力分布和沖擊磨損分布，初步確定管路彎道處是流體流場驟變的區(qū)域，且會對流體輸送和管壁造成嚴重影響，因此進一步采用流固耦合的方法分析了管路彎道處應(yīng)力和形變，發(fā)現(xiàn)管路彎道處內(nèi)側(cè)壁面