【摘要】：目前對于液冷式速調(diào)管收集極的熱分析均未考慮到冷卻液流動狀態(tài)對收集極整體的熱分布及散熱能力的影響。該文介紹了一種大功率速調(diào)管收集極散熱過程中的流固耦合換熱數(shù)值分析方法。以ANSYS Workbench中的CFX流體計算軟件作為分析平臺,對雙層水套溝槽型收集極結(jié)構(gòu)進(jìn)行了適當(dāng)簡化,建立了3維參數(shù)化實體模型;仿真分析得到了冷卻通道內(nèi)部流體的3維流速分布、溫升、壓力分布及收集極體溫度分布等結(jié)果,并與理論計算結(jié)果進(jìn)行了對比,誤差在合理范圍內(nèi),對于速調(diào)管大功率微波測試和收集極的優(yōu)化設(shè)計有較大的參考意義。
【圖文】：

展，流固耦合數(shù)值模擬已經(jīng)可以成功地借鑒到結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜的速調(diào)管收集極的熱分析與熱設(shè)計中。本文簡要介紹了一種基于ANSYSWorkbench中的CFX仿真軟件的收集極流固耦合換熱數(shù)值模擬方法[9]及結(jié)論。2收集極換熱模型的建立本文研究分析的溝槽型雙層水套收集極用于某型號C波段大功率速調(diào)管，其典型工作參數(shù)為：電子注電壓83kV，電子注電流47.6A，視頻工作比1.6%，電子注平均功率可達(dá)約63kW。該速調(diào)管的聚焦方式為電磁聚焦，在直流狀態(tài)下電子注通過率可達(dá)99.6%以上，即收集極將耗散電子注的幾乎全部功率[10]。圖1為溝槽型雙層水套液冷式收集極的結(jié)構(gòu)示意圖。其結(jié)構(gòu)主要由收集極頭、收集極體、內(nèi)層水套、外層水套、水套座及入水出水水嘴等組成，其中收集極體主要分為錐形部分和圓柱形部分。錐形部分為30個溝槽，圓柱形部分為60個溝槽，其中收集極在圓柱形部分的冷卻通道橫截面結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。冷卻液通過入水水嘴進(jìn)入收集極內(nèi)部，，從內(nèi)水套座頂部開口進(jìn)入內(nèi)層水套與收集極體之間的溝槽區(qū)域，再經(jīng)內(nèi)外層水套之間的冷卻通道由出水水嘴流出。收集極體內(nèi)壁上的熱源總面積為39890.00mm2，單個溝槽的橫截面為梯形結(jié)構(gòu)，上下兩邊的長度分別為2.15mm和2.25mm，槽深度為2.00mm，因此其等效橫截面積為4.40mm2，溝槽冷卻通道的當(dāng)量直徑eqD=2.10mm；表1為收集極換熱模型的主要幾何尺寸。收集極3維模型的建立是在ANSYSWorkbench的DesignModeler模塊中完成的。由于采用雙層水套結(jié)構(gòu)的收集極內(nèi)部冷卻通道結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，因此采用直接導(dǎo)入現(xiàn)有速調(diào)管收集極3維CAD模型的方法，作為3維分析模型的固體域。在收集極入水口和出水口分別設(shè)置端面后，直接利用填充操作生成入水口與出水口之間的封閉流體域。對于雙層水套的收集

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本文編號：2560710