發(fā)布時(shí)間：2020-12-04 01:42

　　第一壁材料部件是托卡馬克聚變裝置中的重要部件之一,在工作中需要承受很高的熱負(fù)荷和離子流,而其中偏濾器區(qū)域是第一壁部件中所受熱載荷最大的地方,為保證可靠性,在裝置如ITER, EAST中,第一壁部件采用了離散模塊化設(shè)計(jì)。組成偏濾器的各個(gè)瓦塊之間以及各個(gè)模塊之間均存在縫隙和安裝偏差,導(dǎo)致了在縫隙邊緣處迎等離子側(cè)產(chǎn)生了局部過(guò)熱,對(duì)于鎢材料而言,這種效應(yīng)造成的后果更為嚴(yán)重。為了緩解局部過(guò)熱需要對(duì)瓦塊表面形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。本文針對(duì)EAST的設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù),設(shè)計(jì)了對(duì)稱(chēng)倒角,不對(duì)稱(chēng)倒角,樣條線表面三種瓦塊的表面形狀,通過(guò)均勻抽樣進(jìn)行數(shù)值試驗(yàn)設(shè)計(jì),運(yùn)用有限元軟件ANSYS建立模型計(jì)算溫度分布,采用DACE程序包中的Kriging插值方法對(duì)計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行整理,找出溫度最低的設(shè)計(jì)參數(shù)。在200MW/m2的平行熱流作用下,結(jié)果表明,從溫度,計(jì)算復(fù)雜性,熱應(yīng)力方面考慮,采用單邊倒角的方案(19.45×0.86mm)是最佳的。對(duì)稱(chēng)的設(shè)計(jì)方案由于最高溫度偏高,在粒子流不發(fā)生環(huán)向反轉(zhuǎn)時(shí)可以不采用。在優(yōu)化的基礎(chǔ)上,計(jì)算了強(qiáng)化對(duì)流換熱的影響,采用旋流片管可以將優(yōu)化后的單邊倒角的最高溫度從2084℃降低到1500℃。本文還... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：81 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

偏濾器的模塊化結(jié)構(gòu)

沿（ｌｅａｄｉｎｇ?ｅｄｇｅ）?［６；７］，而安裝焊接的偏差，或著其它運(yùn)行因素將進(jìn)一步加劇該效應(yīng)，??當(dāng)?shù)入x子體以近乎垂直的方式打到這些暴露的邊沿時(shí)，作用在材料邊緣的熱流密度將比??正常值增高近２０倍如圖１．３。這些邊沿在很高的熱流作用下，難以及時(shí)將熱量導(dǎo)出，使??得溫度很快升高。溫度升高后，如果達(dá)到金屬材料的熔點(diǎn)將會(huì)引起金屬材料的融化，偏??濾器中鎢的融化是比較嚴(yán)重的事件［７；８］，因?yàn)橐坏┌l(fā)生融化，偏濾器在裝置運(yùn)行期間是??很難被修復(fù)的，同時(shí)熔化后偏濾器的表面形態(tài)發(fā)生了改變，對(duì)約束等離子體的位形空間??２??

，．－－??〇ｊ＾：??圖１．２穿管型ＰＦＵ??由于組成瓦塊之間存在間隙，使得瓦塊之間的邊緣與等離子體直接接觸形成暴露邊??沿（ｌｅａｄｉｎｇ?ｅｄｇｅ）?［６；７］，而安裝焊接的偏差，或著其它運(yùn)行因素將進(jìn)一步加劇該效應(yīng)，??當(dāng)?shù)入x子體以近乎垂直的方式打到這些暴露的邊沿時(shí)，作用在材料邊緣的熱流密度將比??正常值增高近２０倍如圖１．３。這些邊沿在很高的熱流作用下，難以及時(shí)將熱量導(dǎo)出，使??得溫度很快升高。溫度升高后，如果達(dá)到金屬材料的熔點(diǎn)將會(huì)引起金屬材料的融化，偏??濾器中鎢的融化是比較嚴(yán)重的事件［７；８］，因?yàn)橐坏┌l(fā)生融化，偏濾器在裝置運(yùn)行期間是??很難被修復(fù)的，同時(shí)熔化后偏濾器的表面形態(tài)發(fā)生了改變，對(duì)約束等離子體的位形空間??２??


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