ITER超導(dǎo)饋線低溫部件冷卻介質(zhì)流動(dòng)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(yùn)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(duì)象，對(duì)冷屏冷卻管道出現(xiàn)裂紋造成氦氣泄漏的極端工況進(jìn)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(jìn)而改進(jìn)冷屏管道排列結(jié)構(gòu)。
　　 首先對(duì)管道裂紋

2、造成的氦氣泄漏情況進(jìn)行理論分析，并依據(jù)管道氣體泄漏理論對(duì)氦氣泄漏質(zhì)量流率理論公式進(jìn)行了整理總結(jié)。之后主要應(yīng)用計(jì)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(jì)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(duì)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(yàn)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(yùn)行特點(diǎn)，結(jié)合冷屏受到的熱負(fù)荷以及冷屏結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)冷屏表面溫度進(jìn)行了理論計(jì)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(diǎn)對(duì)冷屏冷卻管路內(nèi)流場分布特點(diǎn)進(jìn)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(huì)對(duì)流體輸送和管壁造成嚴(yán)重影響，因此進(jìn)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