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兆瓦级强流离子源地电极的热应力计算与分析
  • ISSN号:1001-3997
  • 期刊名称:《机械设计与制造》
  • 时间:0
  • 分类:TH16[机械工程—机械制造及自动化] TL3[核科学技术—核技术及应用]
  • 作者机构:[1]中国科学院等离子体物理研究所,合肥230031
  • 相关基金:国家自然科学基金(10875146)
中文摘要:

在设计用于高能中性束注入装置的强流离子源时,最关键的环节是对用于产生兆瓦级离子束的引出电极进行热-应力分析。以EAST-NBI强流离子源地电极为模型,考虑受均匀热流载荷作用下电极在主动冷却过程中的耦合传热问题,利用CFD和有限元联合求解的方法进行了热应力分析,得到了固体结构和流场的瞬态温度场、结构应力分布及变形情况。结果表明在热流载荷密度不超过2MW.m-2、冷却水质流速率为(0.125~0.25)kg.s-1时,电极温度场在4s内达到稳态,而且最大Von-Mises等效应力值小于材料屈服强度,不会发生塑性变形。

英文摘要:

To design the high-power neutral beam injection system,it is essential to make a thermo-mechanical design of acceleration grids for producing several tens of MW ion beams.Taking the conjugate heat transfer in smooth cooling tubes into account,analysis of thermal stress for the exit grid of EAST-NBI high current ion source is carried out by using the CFD and FEM software.The distribution and evolution of temperature in the solid and coolant,the distribution of stress and deformation of the structure are obtained,the result indicates that the temperature in the exit grid reach stable value within 4s and no plastic deformation occurs with max.Von-Mises equivalent stress less than yield strength as the heat loading less than 2MW·m-2 with cooling water mass flow rate ranged from(0.125~0.25)kg·s-2.

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期刊信息
  • 《机械设计与制造》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国教育部
  • 主办单位:辽宁省机械研究院 东北大学
  • 主编:张义民
  • 地址:沈阳市皇姑区北陵大街56号
  • 邮编:110032
  • 邮箱:mdm1963@163.com
  • 电话:024-86899120 86894543
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-3997
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1140/TH
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊,中国科技核心期刊,辽宁省优秀科技期刊一等奖,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:30635