靶丸支撑结构对低温靶温度特性影响研究

针对支撑结构的引入对靶丸温度分布产生扰动这一问题，建立带不同靶丸支撑结构的三维低温靶模型，基于离散坐标辐射模型和Boussinesq假设，研究了支撑结构对靶丸温度特性的影响，并对比了不同支撑结构靶丸温差对黑腔内氦气压力变化的敏感程度，最后针对泡沫垫衬薄膜支撑研究了泡沫材料参数的影响规律。结果表明：支撑膜能显著降低黑腔内自然对流强度，薄膜支撑与两极支撑靶丸温度均匀性优于无支撑膜的充气管支撑和支撑杆支撑，薄膜支撑相比两极支撑靶丸温度均匀性略高；充气管直径越大，靶丸温度均匀性越差。基准工况下，薄膜支撑靶丸外表面最大温差最小，温度均匀性最好，两极支撑、充气管支撑及支撑杆支撑最大温差较薄膜支撑分别增大了5.92%、32.71%及17.99%;氦气压力升高，靶丸外表面温度均匀性逐渐恶化，薄膜支撑和两极支撑靶丸温差对氦气压力变化的敏感度更低；对于泡沫垫衬薄膜支撑，通过选用导热系数较大的泡沫材料并减小其厚度可获得较好的靶丸温度均匀性。该计算结果可为靶丸支撑结构的工程设计提供一定的理论支撑。     

微充气管残留燃料冰对冷冻靶控温过程的影响分析

针对微充气管内残留燃料冰影响冷冻靶控温过程这一问题,建立了基于Boussinesq假设和离散坐标辐射模型的三维数学模型,分析了管内残留燃料冰长度对基准、辅助加热以及快速降温3种工况下靶丸表面温度均匀性以及稳定性的影响。结果表明：基准稳态工况下,靶丸表面最大温差随管内燃料冰长度增长先降低后升高,燃料冰末端与靶丸外表面齐平（长度为0.09 mm）时,最大温差最小,相比于无燃料冰降低31.5%;施加7 500 W/m²辅助热流的瞬态工况下,管内残留燃料冰长度不同时,靶丸表面最大温差随时间变化均表现为先增大后减小直至稳定不变,燃料冰长度较短（≤0.09 mm）时,靶丸表面均匀性恶化程度较轻;以6 K/min进行线性快速降温过程中,管内燃料冰长度为0.09 mm时,降温过程中稳定性最好,降温结束时均匀性最佳;当管内燃料冰长度为0.09 mm时,3种控温工况下靶丸表面温度均匀性及稳定性均较好,可达到较好的控温效果。     

冷冻靶屏蔽罩温度扰动动态特性分析

针对屏蔽罩温度波动导致冷冻靶燃料冰层均匀性降低的问题,基于用户自定义函数和离散坐标辐射模型,研究了辐射环境变化时黑腔冷冻靶系统的温度场动态特性,得到套筒吸收率和封口膜透射率等参数对靶丸表面温度场稳定性、均匀性的影响规律。结果表明:屏蔽罩温度波动有两条传播路径,路径一为屏蔽罩封口膜靶丸,路径二为屏蔽罩套筒金腔氦气腔靶丸;典型工况下屏蔽罩振幅10 K的温度波动到靶丸外壁时衰减为0.85 mK,黑腔系统各表面温度振幅由大到小为靶丸外壁、套筒外壁、套筒内壁、金腔内壁;当封口膜透射率较小时减小套筒吸收率,或封口膜透射率较大时增大套筒吸收率,或减小封口膜透射率,均可显著提高靶丸表面温度场稳定性和均匀性。     

氘氚冰层对惯性约束聚变冷冻靶温度场分布的理论模拟

惯性约束聚变冷冻靶制备过程中,要求在靶丸内形成均匀光滑的氘氚冰层,需要靶丸周围存在均匀的热环境条件。对均匀冰层和非均匀冰层展开了数值模拟分析,讨论了冰层偏移对温度场的影响情况,通过对模拟结果的温度分布和流体力学分析,得到了冰层对冷冻靶温度场的影响规律。结果显示,氘氚冰层厚度的增加、体积热的增加都会造成靶丸温度不均匀性增大,冰层的偏移可以通过辅助加热的方式来改善,但是径向偏移对靶丸温度均匀性影响更大。     

球腔冷冻靶温度均匀性的数值模拟

惯性约束聚变中点火的实现,要求冷冻靶靶丸中的氘氚冰层必须均匀且足够光滑,而冰层的质量直接受到靶丸周围温度场的影响。采用温度补偿法来抑制由重力引起的自然对流造成的温度不均匀性,分析了网格生成方法并进行无关性验证,利用计算流体动力学程序研究了具有6个激光入射孔球形黑腔结构的冷冻靶温度场的分布。结果表明,当上冷臂温度恒定,改变下冷臂温度时,随着上下冷臂温差的增大靶丸外表面最大温差变化规律为先减小后增大,当上下冷臂温差为63 mK时,形成的靶丸外表面最大温差最小,达到0. 48 mK。     

冷冻靶屏蔽罩开启过程瞬态特性分析

针对冷冻靶屏蔽罩开启过程温度场发生突变导致冰层质量恶化的问题,数值研究了屏蔽罩开启过程中冷冻靶温度场的瞬态特性,并提出了温度控制优化方案。数值模拟基于Boussinesq假设和离散坐标辐射模型,借助考虑辐射环境变化的冷冻靶多重屏蔽罩非稳态模型,得到了黑腔气体压力、封口膜透射率等参数的影响规律,并分析比较了在不同冷环控制方案下开罩的数值结果。研究结果表明:屏蔽罩开启后,靶丸表面绝对温度急剧升高,均匀性迅速恶化;氦气压力增大时,开罩过程的靶丸表面绝对温度无明显变化,但最大温差显著增大;减小封口膜透射率,可有效减小靶丸表面温升和最大温差;存在一个最优冷流量,使屏蔽罩开启过程中温升和最大温差在较宽的透射率范围内满足打靶要求,所满足的透射率范围相对于定壁温开罩增加了19倍。所提优化方案对冷冻靶温度控制方面具有指导意义,可为顺利打靶提供一定的先决条件。     

基于ANSYS的原子层沉积加热系统温度均匀性分析

为了研究提高原子层沉积加热系统温度均匀性的有效解决方案,采用ANSYS仿真软件建立原子层沉积反应室模型。利用控制变量法,以提高衬底的温度均匀性为目标,观察气体入口流量、电阻片与加热盘的距离和加热温度对反应室热场的影响。随着气体流量的增加,底部流动边界层趋于稳定,加热盘的温度场分布更加均匀;随着加热盘与电阻片之间距离的增大,从电阻片到达石墨盘下表面的热量减少,石墨盘表面最高温度和温差都随之减小,温度均匀性得到提高;随着加热温度的升高,加热盘表面温度增高,因此,可以通过分区加热来提高加热盘表面温度均匀性。     

基于CFD双P型辐射管扁形度的影响特性

为改善辐射管热效率,本文设计了一个扁双P型辐射管,选取辐射管中心管截面长半轴A与短半轴B的比例为1.0、1.1、1.2、1.3和1.4五种扁形度,借助于FLUENT软件就扁形度对辐射管传热性能的影响进行研究.结果表明：在保持双P型辐射管换热表面积不变的情况下,随着双P型辐射管扁形度的增加,辐射管对带钢的辐射角系数增大,辐射管对炉内辐射换热量增加,辐射管热效率升高;但是,随着双P型辐射管扁形度的增加,辐射管表面温差逐渐增大,扁形度达到1.3后,表面温度不均匀系数显著增加.综合考虑辐射管的表面温差和辐射热效率,扁形度为1.2的扁双P型辐射管性能较优,与扁形度为1.0时(即辐射管未被压扁的时候)相比,表面温度均匀性几乎不变,而辐射管热效率提高约1%.     

分区分级双P型辐射管喷口结构位置特性

为了对分区分级双P型燃气辐射管喷口结构、位置进行优化,提高燃烧效率.首先对分区分级双P型燃气辐射管进行了实验和数值研究,结果发现,除NOx体积分数的误差为11.6%外,其他参数的偏差都在1%以内,证明该模型具有可靠性.在此基础上,通过研究主管和支管的喷口位置及喷口结构等参数,进行了气体温度和壁面温度的研究分析.结果显示:随着主管喷口位置向外移动,分区分级燃气辐射管表面温度的最高值逐渐减小,壁面温度的最低值逐渐增大.支管喷口位于三通管与支管交线处时,可以减少高温气体对辐射管管壁的冲击作用,提高支管径向的温度均匀性,延长辐射管使用寿命;主管喷口的形式为完全预混式喷口时,壁面温差最小;支管喷口的形式为不对称式时,分区分级燃气辐射管壁面温差最小,燃烧热效率最高.     

内置电加热管烘干机小麦加热特性

采用内置远红外线电加热管烘干机加热小麦 ,对物料层升温速度和温度分布均匀性与穿透风速的关系进行了单因素试验和四因素二水平的正交试验研究 ,结果表明 ,物料内层的升温速度及内外层温差均随穿透风速的增加而降低 ,内外层温差随加热时间先增大后减小 ;并给出四因素之间的较优参数组合     

基于卷对卷矩形靶的溅射膜厚均匀性控制

提出一种基于卷对卷矩形靶的溅射理论模型,借助Matlab模拟仿真软件,对卷绕柔性衬底(宽度为100 mm,弯曲半径为100 mm,弯曲角为80°)的膜厚均匀性进行分析.首先,在主辊静态条件下,改变靶材几何尺寸和靶基距,研究此时膜厚均匀性误差的分布情况,发现:膜厚均匀性误差随着靶材几何尺寸的变大而整体减小;随着靶基距的增大,均匀性误差的中部先增大后减小,而两边一直减小.其次,在主辊动态条件下,固定靶材几何尺寸,仅改变靶基距,研究此时膜厚均匀性误差的分布规律,发现:随着靶基距的增大,膜厚均匀性误差先增大后减小.仿真实验结果还表明,动态膜厚均匀性误差位于静态膜厚均匀性误差分布曲线Max-Min的中部极值点与该分布曲线上参考点均值之间.通过对文中模型的仿真,可以较快地预测基于卷对卷矩形靶的动态膜厚均匀性误差范围,大大减少膜厚均匀性的实验调试次数.     

大尺寸热压烧结炉温度场动态分布的有限元法研究

为研究陶瓷在热压烧结炉内温度场的动态分布规律,选用直径400 mm sialon陶瓷为研究对象,采用有限元辐射计算方法研究了加热速率、压头端面温度、隔热套筒高度对热压炉内温度场分布的影响.结果表明:在加热初始阶段,试样心部与边缘的温差随升温速率提高而增大,而在加热后期,随着升温时间增加,试样心部与边缘的温差逐渐减小,并稳定在17℃;样品区达到稳定温度所需时间随升温速率增加而减小;增大隔热套筒与模具之间的距离、增加石墨垫块与水冷压头之间的热阻均有利于提高样品区温度场的均匀性;样品区温度随其距中心距离增加而增大,并沿径向呈抛物线形分布.     

基于微透镜阵列的交互式多公差同步分析方法

微透镜阵列经常被用于改善激光辐照度分布均匀性,相对于单种公差对辐照度分布均匀性影响的研究,多种装配公差对辐照度分布均匀性影响的研究很少.通过构建自动化的误差分析平台,可以将多种装配公差同时输入,并将分析结果以可视化的方式进行同步呈现.利用这一平台分析了透镜阵列在三个空间轴上的距离误差、偏移误差、旋转误差以及多种公差的叠...     

硅臂加工误差对微靶装配精度的影响研究

为预测加工误差对微靶装配精度的影响,开展了加工误差对硅臂刚度及应力分布的影响研究. 基于PRO/E逆向工程对实际加工的硅臂样品建模,并搭建实验平台,建立微力与微位移关系的数学模型. 采用仿真与实验相结合的方法,对硅臂存在加工误差与无加工误差的情况下的刚度进行对比,定量预测微靶的装配精度. 研究表明为提高装配精度,必须充分考虑装配力和形位误差形成的非线性误差和非均匀应力场的影响.      

分级气体成分对燃气辐射管热过程影响的数值模拟及研究

采用现有的双P型辐射管进行燃烧实验,并进行相应的CFD仿真对比,结果显示NOx体积分数的数值计算与试验结果误差最大为3.6％,其他参数的偏差均在1％以内.将空气分级的理念应用于双P型辐射管,设计一种带支管的分区分级燃气辐射管,并对其流动和传热特性进行仿真研究.结果表明:支管通入空气量占总空气量的25％时,辐射管壁面温差最大,热效率最高;支管通入燃气量为20％时,辐射管壁面温差最小,壁面温度均匀性最好;支管以相同空燃比同时通入空气和燃气,且支管通入空燃气量为总燃气量的25％时,整个辐射管内气体温度分布最均匀;支管通入空燃气量占总气体量从5％增加到35％的过程中,壁面温差先降低后缓慢增加,支管通入燃气量为20％时辐射管壁面温差最小.     

靶钛膜处理对氘-氘及氘-氚中子管性能的影响

利用氘和氚充气真空系统和镀靶系统制备了不同靶膜厚度和充气量的系列中子管,其充气系统极限真空达到了1.5×10-6 Pa.利用微调阀可精确控制每次进入系统的氘和氚气体量.通过改变钛丝量和加热电流来控制靶膜厚度,采用3He中子监测仪监测系列中子管的产额、稳定性及老练特性.探讨了靶膜的多次处理对于中子管的老练、稳定性等指标的影响,为提高中子管性能提供了参考.     

晶圆片快速热处理工艺中温度非均匀性研究

采用传导与辐射耦合传热模型,对晶圆片内传热过程进行了数值模拟,研究了热传输特性变化对于晶圆片表面温度非均匀性的影响.结果表明:硅与掺杂硅导热系数的提高有助于减小沿晶圆片表面的温差,而总的温度水平变化很小;当吸收系数从104降至103 m-1时,晶圆片顶部表面的温度水平和温差骤降,当吸收系数等于103 m-1时,温度水平和温差变化不大;发射率对于晶圆片顶部表面温度水平和温差具有主要影响,提高发射率可以轻易增加晶圆片表面的温度水平;使用改善后特性数据,总的温度水平较基础算例降低约200K.研究结果有助于认识快速热处理工艺中能量传输过程、改善温度监测和控制水平.     

架空导线径向温差对弧垂计算的影响

建立了钢芯铝绞线径向温度场分布热路模型,利用有限元分析软件对不同载流值下导线截面的温度场进行计算,并分析了径向温差产生的原因,同时设计钢芯层和表层温度分布式实验进行验证.以实验结果为依据,讨论了不同的温差造成的弧垂计算误差,以及不同档距时的弧垂计算误差.研究结果表明:架空线径向温差随着载流量的提高呈增大趋势,自然对流情况下,表面温度70℃时,钢芯温度达到73.5℃,导致弧垂的计算误差逐渐扩大;在钢芯层和表层温差一定时,档距越大,计算误差越大,而相对误差越小.     

低温热水地板辐射采暖地面做法

低温辐射地板采暖是通过埋设于地板下的加热管（地暖专用管材）——PE-X管、PE-RT管道和毛细管网等,把地板加热到表面温度18至32℃,均匀地向室内辐射热量,而达到采暖效果。     

考虑温度非均匀性的沥青路面温度应力分析

为了合理评价温度对沥青路面结构的影响,考虑沥青路面温度沿深度方向的非均匀性分布和温度对沥青混凝土模量的影响,利用有限元法计算分析了不同面层初始裂缝深度和不同气温下的路面结构温度应力与应力强度因子变化情况。结果表明:面层表面开裂后,裂缝处的温度应力显著减小,面层底面的温度应力有所增大;裂缝初始深度越大,日平均温度越低,温差越大,面层底面的温度应力越大,裂缝处的应力强度因子也越大。在青藏公路沿线平均气温低、日温差大的条件下,一旦面层表面开裂,沥青路面结构将产生较大温度应力,导致裂缝快速向下扩展。