管内电缆导体截面股线接触力行为分析

国际热核聚变试验堆(ITER)所希冀的是由管内电缆导体(CICC)绕制的超导磁体产生强磁场约束高温等离子体的运动,进而实现可控的热核聚变. CICC导体结构复杂,通常是由上千根NbTi/Cu或Nb3Sn/Cu经四级或五级绞缆加工而成,运行在极低温、大电流、强磁场复杂环境,承受的电磁力将引起股线间产生接触挤压变形,甚至引起股线的断裂,给装置安全性带来隐患.传统的CICC导体横截面股线接触力研究实验上多采用非实体的光弹模型,数值上采用不含颗粒变形的离散单元法(Discrete Element Method, DEM),均难以给出真实的CICC导体截面股线接触力特征.本文实验中采用真实的CICC导体,通过在横截面喷涂散斑的方式,采用数字图像相关法(Digital Image Correlation, DIC),给出了股线间的变形特征.理论上采用颗粒单元法(Granular Element Method, GEM),将DIC获得的股线变形作为输入参数,直接给出了CICC导体在横向压力作用下的横截面股线接触力的分布特征,并对接触力链大小和方向进行了统计分析.     

用于多导体传输参数提取的等效电流密度法

针对电信号的有效传输受外界环境引起自身参数变化的问题,提出了一种基于有限元方法求取传输参数的等效电流密度法.通过对实验中电路参数法的研究,建立了传输电缆中的多根铜芯相互作用模型.分析了导体间涡流作用的形式,求取此作用产生的感应电压和电流密度重新分布参数,由此推导出电阻和电感传榆参数求解公式,由有限元方法实现了参数提取.仿真结果表明:这种方法能够实现多导体模型电阻和电感参数的有效提取;当信号频率升高时,交流电阻及功耗有所增加;电阻和电感参数均有相应的频变特性,即在特定频段内呈线性变化.     

聚变堆用Nb_3Sn超导磁体设计分析

文章介绍了Nb3Sn CICC超导磁体的设计分析过程。根据超导磁体设计要求,以零维模型为基础,给出了磁体设计的基本方法与公式,得到了磁体运行的主要性能参数。计算结果表明,导体具有较大的温度裕度和稳定性裕度,磁体的设计是安全可靠的。     

接触导体球对电荷分配的数值模拟

自由空间中两个带电导体接触瞬间,即可实现电荷的重新分配.由于导体合二为一,构成了形状复杂的单一导体,带来了电荷分配计算的困难.采用数值模拟可以很好地解决该问题.其中一个典型的模型是不同尺寸的接触导体球对.采用优化离散表面点电荷体系位形的方法实现总能量最小化,求得了导体球对电荷分配与其尺寸之间的数值关系.     

接地网水平导体对接地性能的影响规律研究

对于一些建在山区、市区的发变电站,难以采用扩大发变电站接地网面积来降低接地电阻。从变电站接地装置的基本型式（水平埋设导体组成的接地网）出发,先从理论上详细分析了接地网水平导体对接地性能的影响,然后采用国际公认的接地计算软件包CDEGS对结论进行了仿真分析试验。得到了采用改变接地网水平导体根数对接地电阻值的影响因子的范围,提出了工程上采用此方法的建议适用范围,建议只在降阻5％范围内考虑此方法;建议在接地网设计旋工中,将水平导体间距设定在10m左右。为接地设计、施工提供了理论依据,具有一定的工程指导价值。     

高温超导无绝缘线圈的电-磁-力耦合行为研究

基于有限元H方法,考虑力学变形对二代高温超导REBCO(稀土-钡-铜-氧)带材临界电流密度的影响,构建了高温超导无绝缘线圈的二维电-磁-力耦合模型．通过在自场充电条件下与常规的等效电路模型结果进行对比,验证了模型的可靠性;对高背景磁场下线圈的磁化和充电过程进行模拟,分析了线圈的电磁及力学行为,得到了耦合条件下线圈中临界电流密度的分布．结果表明：磁化和充电过程中电流密度、偏转角、环向应变和环向应力的方向均相反;与磁化电流反向的感应电流在背景磁场稳定而充电尚未开始时已出现．与顺序求解的结果相比,考虑力学变形的影响会导致临界电流密度的分布不再具有对称性,且靠近线圈上端的区域的临界电流密度较小;此外,当忽略力学变形的影响时,数值结果会高估线圈的屏蔽磁场．     

CFETRCS模型线圈导体绕组等效材料性能研究

中国核聚变工程试验堆中心螺线管线圈(China fusion engineering test reactor central solenoid,CFETR CS)模型线圈管内电缆导体(cable-in-conduit conductor,CICC)绕组是由超导电缆、不锈钢铠甲绝缘材料组成,在空间上呈周期性分布的大型复杂绕组结构。在进行中心螺管模型线圈分析过程中,为了简化模型、减少计算量、缩短计算时间同时满足分析结果精度的要求,文章通过引入均匀化理论推导出等效弹性参数的求解方程;结合ANSYS有限元分析软件建立导体绕组的单胞模型,在给定的边界条件下通过三维有限元分析方法,对绕组的等效材料力学性能进行分析预测;同时运用该方法准确计算出了国际热核聚变实验堆(international thermonuclear experimental reactor,ITER)CS的等效材料性能,并计算了CFETR CS模型线圈CICC导体绕组等效材料性能。该方法为进一步开展CFETR CS模型线圈乃至CFETR大型磁体的结构分析奠定了一定的基础。     

大型汽轮发电机定子混合型导体的参数计算

采用导体分层处理方法 ,推导出大型汽轮发电机定子混合型导体采用槽部完全换位时电阻与电抗的数值计算公式 .根据“能量法”求出线棒各股线分布的电流与交流损耗及电阻增加系数 .采用类似的方式推导出各股线无功损耗与电抗的计算公式 .     

THz频段圆波导传输特性的特征方程分析法

针对THz频段采用金属电导率趋肤效应模型会引入传播常数误差的问题,提出了一种非理想导体圆波导传输特性的特征方程分析法.首先基于圆波导中的场方程及电磁场边界条件得到了关于传播常数的特征方程;其次在特征方程中采用非理想导体电导率的经典驰豫模型,通过数值求解得到了圆波导的传播常数.与采用变分法计算传播常数的结果相比,特征方程法可在全频段上精确表征圆波导的传输特性.仿真结果表明:与传统变分法相比,圆波导特征方程分析法得到的衰减常数相对误差在10 THz时可减小66％;与传统的金属电导率趋肤效应模型相比,特征方程分析法采用金属电导率经典弛豫效应模型得到的衰减常数相对误差在6 THz时可减小31％.     

不等高多导体传输线串扰特性的仿真与分析

随着电子系统工作频率的提高,系统中的传输线之间不可避免地会发生串扰问题。将采用时域传输线方程构建不等高多导体传输线的串扰模型,然后通过时域有限差分(FDTD)方法求解传输线方程,获得传输线端接负载上的串扰响应。采用该方法,模拟和分析脉冲集总电压源作用不等高多导体传输线的串扰规律。在此基础上,通过多集总源作用多导体传输线的串扰仿真,获得脉冲型干扰信号对传输线上工作信号的影响。     

Optimization model of a structural simulation design for a CICC

The engineering design of a Cable-In-Conduit Conductor (CICC) is complicated. A model for the optimal design of a CICC based on conductor stability, AC loss and strain is proposed. The model considers the critical current density as a function of applied strain. A mathematical programming method that minimizes the AC loss of the CICC is established to yield an optimal design for the CICC structure. The optimized structure and related performance agree well with the engineering design values used for the KSTAR project.     

一株分离自“生命营养液”细菌菌株的分类鉴定

从新疆地区特色饮料“生命营养液”中分离到一株优势菌株CICC 10820。旨在明确菌株CICC 10820的分类地位,为研究饮料“生命营养液”的营养功效及该菌的生物学功能和应用奠定基础。依次采用16S rRNA和磷酸丙糖异构酶(tpi)基因序列分析的分子分类鉴定工具对分离菌株进行分类鉴定,鉴定结果,菌株CICC 10820为第三梭菌(Clostridium tertium)。     

小麦秸秆降解菌的筛选及混合发酵

本试验以牛粪、草地、树林和菜园土作为实验筛选菌源,分离纯化出能够降解纤维素"wl-x"及木聚糖(半纤维素)的菌株"wl-y",并分别对其进行形态学描述.利用实验室原有的白腐真菌黄孢原平毛革菌CICC40719与"wl-x"、"wl-y"进行多菌种小麦秸秆混合发酵,通过正交实验优化反应条件,结果表明:wl-x、wl-y、CICC40719菌株接种量为2%,1%,2%,蛋白胨0.15 g、MgSO4·7H2O 0.06 g时效果最佳.     

热能与动力工程专业实验教学体系改革与实践

以谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)CICC20887为生产菌株,采用单因素实验研究了发酵工艺条件对L-缬氨酸产量的影响.结果表明,该菌发酵生产L-缬氨酸的适宜初糖浓度、生物素添加量、VB1添加量、玉米浆添加量分别为90g/L、80μg/L、0.20mg/L、30g/L,发酵期间,24h前pH值应控制在6.5～6.7、后48h应控制在7.0～7.2,温度30～31℃,发酵周期应控制在66～72h.     

一株耐酸L-乳酸生产菌的Co60诱变选育

对嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)CICC 6005菌株进行Co60诱变,从突变体中选育得到1株生长快速的耐酸突变菌株LS-8.该菌株在pH值3.6的条件下发酵72h、在pH值3.8的条件下发酵104h,L-乳酸产量分别达9.2 g/L和16.5g/L.     

透镜式薄壁管状空间伸展臂压扁拉扁数值模拟与试验

薄壁管状空间伸展臂是一类基本空间展开折叠结构,具有广泛的应用和研究价值.首先分析了透镜型薄壁管压扁和拉扁机理,给出压扁、拉扁过程数值分析方法,分析了拉扁和压扁过程应力、应变和载荷-位移变化规律,进行了薄壁管拉扁和压扁过程试验,对比分析试验测试结果与计算分析结果,验证模拟分析方法,证明拉扁和压扁为大位移小应变过程.同时,拉扁和压扁过程中薄壁管段应力、应变及载荷-位移都有相似变化规律,反映了薄壁管段的相似特性.     

HT-7U托卡马克核聚变装置中纵场超导磁体系统的设计

HT-7U核聚变实验装置是"九五"国家重大科学工程项目,它是一个具有非圆截面的全超导托卡马克装置,是用于研究先进的托卡马克运行模式来获得准稳态的、极长的长脉冲等离子体,并可实现全电流下的双零高β和单零等离子体的运行实验。整个装置包括装置主机以及低温、真空、电源及控制、数据采集和处理、波加热、波驱动电流、诊断与公共基础设施等重要子系统,其中装置主机是由超导纵场磁体系统、超导极向场磁体系统、真空室及其内部部件、内外冷屏和外真空杜瓦5大部件组成。文章主要介绍了HT-7U纵场超导磁体系统结构与超导管状电缆CICC(Cable-in-ConduitConductor)的设计以及该磁体系统的各种力学分析等。     

用MAFAP软件模拟锻造成形

MAFAP是我国独立开发的二维体积成形有限元模拟软件。本文以汽车发动机连杆为例，介绍了采用Pro／Engineer进行锻造成形工艺设计和模具设计的方法。在CAD模型的基础上，利用MAFAP软件进行CAE分析，模拟成形过程中的材料流动、应力应变分布、温度变化等，能为工艺设计和模具设计提供指导。