發(fā)布時間：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。組成偏濾器的各個瓦塊之間以及各個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)生了局部過熱,對于鎢材料而言,這種效應(yīng)造成的后果更為嚴(yán)重。為了緩解局部過熱需要對瓦塊表面形狀進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化。本文針對EAST的設(shè)計運(yùn)行參數(shù),設(shè)計了對稱倒角,不對稱倒角,樣條線表面三種瓦塊的表面形狀,通過均勻抽樣進(jìn)行數(shù)值試驗設(shè)計,運(yùn)用有限元軟件ANSYS建立模型計算溫度分布,采用DACE程序包中的Kriging插值方法對計算的結(jié)果進(jìn)行整理,找出溫度最低的設(shè)計參數(shù)。在200MW/m2的平行熱流作用下,結(jié)果表明,從溫度,計算復(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。對稱的設(shè)計方案由于最高溫度偏高,在粒子流不發(fā)生環(huán)向反轉(zhuǎn)時可以不采用。在優(yōu)化的基礎(chǔ)上,計算了強(qiáng)化對流換熱的影響,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... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：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，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］，因為一旦發(fā)生融化，偏濾器在裝置運(yùn)行期間是??很難被修復(fù)的，同時熔化后偏濾器的表面形態(tài)發(fā)生了改變，對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，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］，因為一旦發(fā)生融化，偏濾器在裝置運(yùn)行期間是??很難被修復(fù)的，同時熔化后偏濾器的表面形態(tài)發(fā)生了改變，對約束等離子體的位形空間??２??


本文編號：2896811