BEPCⅡ SSM超导磁体降温和升温过程数值研究

从SSM超导磁体低温系统的设计和磁体安全运行角度考虑该磁体降温和升温过程,提出了SSM磁体降温和升温过程的数值计算模型.将磁体处理成二维模型,采用有限体积法离散磁体能量方程,将低温系统中的氮管道和阀门处理成一维模型,方程采用有限差分法离散.考察了氦流进出磁体温度、压力以及磁体上最高、最低温度和最大温差的非稳态变化过程,并详细分析了产生该过程的内部机理.对SSM磁体及其低温系统在非稳态情况下安全运行有一定指导作用.     

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。     

基于ANSYS的脉冲超导磁体电磁结构耦合分析

基于ANSYS仿真环境,建立了实验用脉冲超导磁体2-D有限元模型.利用ANSYS对实验用脉冲超导磁体进行电磁结构耦合分析,得到了磁体电磁力和应力分布.仿真结果表明:当磁体运行电流为500 A时,应力值未达到超导线材应力极值,磁体可以稳定运行,为磁体设计提供了依据.     

相对论返波振荡器超导磁体的研制（英文）

一台相对论返波振荡器匀场超导磁体现已完成设计、制造和测试,磁体室温孔径为30mm、中心场为5.51T.为了提高磁场的均匀性,设计的磁体由3个同轴线圈组成.所有的超导线圈串联运行,并由1台电源供电.磁体轴向从-30mm至30mm处磁场均匀性优于±0.5%.磁体可以通过超导开关进行闭环运行.此外,利用一对高温超导电流引线和两级GM制冷机(4.2K@1.5 W)可以实现超导磁体的零液氦蒸发.这里给出了该超导磁体的设计、制造、力学分析,并给出了磁体的测试结果.     

输送管内低温流体滞止状态热力参数数值仿真

研究输送管路中截止阀附近低温流体滞止状态的热力参数变化规律,利用有限容积法建立输送管中低温流体的流动过程及滞止状态的数学模型,对管路几何结构和各种漏热量对于低温流体滞止状态热物性的影响进行仿真计算,分析截止阀前低温流体温度升高的主要原因。研究结果表明:减小管路长度,适当增大管壁漏热量,以及减小阀门漏热量可有效降低阀门前低温流体滞止状态的温度升高幅度,为火箭燃料加注系统的改进及新系统的设计提供了一定的参考。     

1.5 T Bi-2223高温超导磁体的研制

针对Bi-2223(Bi2Sr2Ca2Cu3Ox)高温超导带材在超导磁体中的应用展开研究，在磁体设计、制造中采用饼式线圈结构，超导带材层与层之间没有轴向应力，可以减小超导带材载流能力的退化．与单饼线圈相比，用单根超导线绕制双饼线圈可以使磁体内的非超导连接数减少近一半，有利于减少磁体内部的热干扰以提高磁体稳定运行能力。最后，给出一个线圈内径为100mm、外径为140mm、长为121mm，中心场强为1．5T的高温超导磁体实验样机的设计方案及实验数据，测量结果与理论计算吻合。     

直接冷却超导磁储能磁体加载实验与热分析

阐述了35 kJ高温超导磁储能系统及其实验装置,通过对直接传导冷却超导磁储能磁体进行电流加载实验,对磁体进行了动态热分析.研究表明:在变流器对超导磁储能磁体充放磁储能过程中,磁滞损耗是功率损耗的主要部分,对磁体温升影响最大;减小变流器直流侧频率有利于抑制磁体温升.基于热稳定性分析了导冷结构的优化因素,指出直接冷却导冷结构应强化关键部位(磁体上部)的传热,以减小磁体轴向温差.     

ETER超导磁体设计与制备中的若干关键力学问题

超导磁体是目前正在研制和建造中的大型新能源装置即国际热核聚变实验堆（ITER）的核心部件,主要用于约束等离子体在有限环状空间内的流动,其力学研究直接涉及磁体结构安全性以及等离子体的稳定运行时间．我国承担着ITER超导磁体制备的任务包并取得成效,但由于磁体设计和制造涉及材料科学、力学、电磁学等多学科的交叉,同时也涉及超导复合线缆绕制与测试分析等一系列关键性技术问题,目前这一领域的研究不管是国内还是国外尚远未满足越来越多的大型超导科学装置的需求．本文主要介绍了ITER超导磁体从CICC导体的复杂制备到运行过程中所涉及的力学、超导物理等相互耦合作用的基础理论与实验研究方面的国内外现状以及存在的主要问题,其中也简要介绍了兰州大学电磁固体力学研究组在超导电磁系统相关方面的部分研究进展与成果等．     

HT-7U装置纵场线圈的稳态及瞬态传热分析

文章分析了 TH- 7U托卡马克核聚变装置在正常和非正常运行情况下产生的各种热负荷在纵场磁体上的热行为 ,给出了纵场线圈盒最严重部位上的温度分布云图 ,计算过程考虑了核热沉积、各种热传导、热辐射、涡流损耗热和迫流式超临界氦进行对流换热等过程。针对等离子体快速破裂时 ,在极短的时间内 ,其纵场磁体中产生的较大涡流损耗而引起的焦耳热对纵场线圈盒与超导磁体之间的热传递过程加以研究。该文采用国际上较为流行的有限元分析软件 COSMOS/ M进行计算 ,由于简化了纵场线圈有限元分析模型及真实情况下部分热流量的不确定性 ,所得结果较为乐观 ,但这些结果对 HT- 7U装置的工程设计仍具有重要意义。     

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。     

基于电磁-温度耦合方法的永磁驱动器温度场分析

基于电磁-温度场耦合方法,分析了盘式永磁驱动器的温度场.基于电磁场解析计算建立了盘式永磁驱动器的电磁场解析模型,推导了涡流损耗公式.计算了热阻和散热系数,并以涡流损耗为热源,建立了盘式永磁驱动器等效热网络模型.预测随负载变化时盘式永磁驱动器的涡流损耗和铜盘温度的变化.解析结果与有限元结果比较表明:基于电磁-温度场耦合方法所建立的电磁场解析模型和温度场解析模型能快速、准确地预测涡流损耗和铜盘温度.     

基于太阳能制氢和高温质子交换膜燃料电池的冷热电联供系统性能分析

设计了一种基于太阳能制氢和高温质子交换膜燃料电池的冷热电联供系统,运用Matlab软件搭建了该联供系统的数学模型,分析了该系统在额定工况下的运行情况。重点研究了变压吸附分离率、高温质子交换膜燃料电池电流密度、工作温度等关键参数对系统?效率和一次能源利用率以及系统输出的冷热电负荷的影响。研究结果表明:在额定输入甲醇流率下,该联供系统白天制氢的6 h期间输出功率为236.68 kW,同时还可为工厂提供1 180.30 kW的热负荷及165.14 kW的冷负荷; 24 h内可输出电功2.30×10⁷ kJ,输出热负荷2.55×10⁷ kJ,冷负荷1.43×10⁷ kJ,联供系统24 h的?效率为69.18%,一次能源利用率为91.69%;联供系统中?损最大的设备依次是燃烧室、换热器3和太阳能重整器。     

地表水源热泵系统冷热源利用的节能评价

分析了地表水源热泵系统的冷却水温度、流量和扬程等因素对水源热泵系统能效比的影响.以空调冷负荷和冷冻水参数作为控制目标,提出了包含水源热泵机组能耗的冷却水系统能效比分析模型.利用该模型分析了地表水直接进入热泵机组的地表水源热泵系统和以板式换热器间接换热的地表水源热泵系统的运行能效.结果显示,冷却水温度变化对能效比的影响大于冷却水系统静扬程变化对能效比的影响.部分负荷工况下冷却水温度为23~24℃时系统能效比达到最大值.     

水管冷却混凝土温度场离散算法网格密度研究

水管冷却混凝土温度场离散算法精度较高,但水管周围温度梯度较大,必须布置较密的网格,计算量较大．为了同时满足计算量和工程精度的要求,需研究水管周围的网格密度．建立3个不同网格密度的含水管混凝土块有限元模型,对每一个模型都分别赋以3种不同的管壁放热系数进行计算．计算结果对比表明,对于大坝目前常用的塑料冷却水管,将水管周围混凝土网格加密1层即可满足工程需要;对于高导热性能塑料水管或金属水管,建议加密2层．     

低散热柴油机燃烧室零件的优化设计

对影响柴油机燃烧室零件传热损失大小和热负荷高低的若干因素进行了研究．利用有限元方法模拟计算了燃烧室零件温度场和热流密度分布，并进行了实验测量．针对改变结构设计和冷却方案的不同情况进行了热负荷和传热损失的对比分析，并分析了燃烧室壁温变化对柴油机性能的影响，提出了低散热柴油机燃烧室零件的优化设计思想和方案．     

机械泵驱动冷却回路在模拟航天温度边界下散热能力分析

 对机械泵驱动两相冷却系统在模拟太空工作的边界问题条件下散热能力和工作特性进行实验研究,从而得到结论：当系统的热负荷较小而边界温度较低时,放热量变大使系统平均温度降低,造成蒸发段温度无法控制,冷凝器的温度也可能会降到低于工质的凝固点冻结,冷凝段管路也将因固态工质堵塞而无法循环,此时需采取降低储液器设定温度的方法来减小系统的放热量。当系统的热负荷较大而边界温度较高时,系统在冷凝器的放热量较小而使得热负荷无法完全释放时,系统的平均温度上升,造成泵的入口温度达到工质的饱和温度,产生的气泡有可能会对机械泵内的部件产生气蚀,并引起机械泵工作不稳定,无法保证设定的流量循环。实验结论为该类系统的设计与应用提供了可靠的依据。     

喷气增焓空气源耦合地源热泵系统的性能优化

针对山西省太原地区地源热泵应用导致土壤热平衡难以满足的问题,在传统空气源耦合地源热泵系统的基础上,设计一套新的喷气增焓空气源耦合地源热泵系统,并建立相关的数学模型.以太原地区某一建筑的应用为例,利用DeST软件模拟计算案例建筑全年冷、热负荷需求特征,利用TRNSYS软件仿真分析常规地源热泵、空气源热泵、喷气增焓空气源耦合地源热泵系统的性能,并对新的喷气增焓空气源耦合地源热泵系统性能进行优化.结果表明:案例建筑全年累计冷、热负荷比为1.57∶1.00,应用常规地源热泵后,土壤初始温度和最高温度逐年下降,10 a后平均温度降幅14.3%;与常规地源热泵系统比较,喷气增焓空气源耦合地源热泵系统初投资节省12.5%,节省25.8%的打井数,节省33.9%的运行费和15.9%的总费用,可解决埋管区土壤冷、热不平衡、埋管面积不足的问题,夏季性能系数(COP)提升26.2%,冬季制热性能系数(COP_h)提升12.3%.     

列车空调变负荷影响和变频技术应用研究

通过对列车车体、车窗、新风、人体以及设备5部分传热量总负荷的计算,得到总负荷随着列车运行环境和乘客数量变化的规律.提出采用变频压缩机,通过改变压缩机转速以使得实际热负荷与机组的冷负荷尽可能保持一致.用MATLAB编程,分析计算环境温度、太阳辐射强度和乘客数量等因素对实际所需的变频压缩机转速变化的影响.得到相比于太阳辐射强度,乘客数量的变化对车厢负荷和压缩机转速影响较大的结论.