偏濾器是托卡馬克裝置堆內(nèi)的重要部件,具有吸收真空室磁流分界面外的等離子體以避免第一壁燒蝕、去除聚變反應(yīng)的氦灰雜質(zhì)的作用。在托卡馬克裝置運行前,需要對偏濾器進行烘烤以去除表面附著的水分及氣體雜質(zhì)。但在烘烤過程中由于結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度梯度等因素的影響,偏濾器靶板內(nèi)部會產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。本文的主要目的是研究偏濾器在烘烤過程中的熱應(yīng)力情況,通過計算、分析不同烘烤速率下EAST、ITER兩種偏濾器的熱應(yīng)力,得到可以改善烘烤過程中熱應(yīng)力的最大烘烤速率。在進行熱應(yīng)力分析的過程中,為了對偏濾器管道內(nèi)的流動進行簡化,本文發(fā)展了一種一維流動傳熱和三維導(dǎo)熱耦合計算的模型,并將該耦合模型初步用于偏濾器烘烤過程的熱應(yīng)力分析。對此,本文主要進行了以下的工作：(1)發(fā)展了一維流動傳熱計算模型,基于Fortran語言編寫了一維流動傳熱計算程序,該模型可以簡化偏濾器管內(nèi)流動傳熱計算。(2)通過Scheme腳本實現(xiàn)了一維流動傳熱計算模型和Fluent三維導(dǎo)熱計算模型的耦合,并且與Fluent三維流動傳熱計算模型進行了對比,驗證了耦合模型的準(zhǔn)確性。(3)建立了EAST偏濾器的簡化模型,并對EAST偏濾器的烘烤過程進行了分析,計算...

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 聚變能發(fā)展前景
        1.1.2 托卡馬克裝置及偏濾器
    1.2 與本文相關(guān)的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 偏濾器冷卻的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 偏濾器烘烤的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 偏濾器熱應(yīng)力分析研究現(xiàn)狀
        1.2.4 一維流動傳熱模型研究現(xiàn)狀
    1.3 本文工作
2 流動傳熱分析方法
    2.1 Fluent三維流動傳熱模型
    2.2 一維和三維耦合模型
        2.2.1 一維模型的建立
        2.2.2 一維和三維模型的耦合
3 偏濾器烘烤過程的流動傳熱分析
    3.1 偏濾器幾何模型介紹
        3.1.1 EAST偏濾器靶板簡化結(jié)構(gòu)
        3.1.2 ITER偏濾器靶板簡化結(jié)構(gòu)
    3.2 基于Fluent三維流動傳熱模型的EAST偏濾器烘烤過程計算
        3.2.1 Fluent操作流程
        3.2.2 流體網(wǎng)格無關(guān)性實驗
        3.2.3 EAST偏濾器極端烘烤過程的溫度分布
    3.3 基于一維和三維耦合模型的ITER偏濾器烘烤過程計算
    3.4 一維和三維耦合模型的驗證
        3.4.1 流動計算結(jié)果驗證
        3.4.2 傳熱計算結(jié)果驗證
        3.4.3 熱應(yīng)力計算結(jié)果驗證
        3.4.4 一維和三維耦合模型的不足
        3.4.5 一維和三維耦合模型與Fluent三維流動傳熱模型的比較
4 偏濾器烘烤過程的熱應(yīng)力分析
    4.1 熱應(yīng)力理論
        4.1.1 概述
        4.1.2 熱彈性力學(xué)理論
        4.1.3 熱應(yīng)力的求解方法
        4.1.4 熱應(yīng)力下的強度分析
    4.2 EAST偏濾器靶板烘烤過程的熱應(yīng)力分析
        4.2.1 計算設(shè)置
        4.2.2 極端烘烤條件下的熱應(yīng)力分析
        4.2.3 不同烘烤速率下的熱應(yīng)力分析
        4.2.4 計算準(zhǔn)確性分析
        4.2.5 EAST偏濾器烘烤過程的優(yōu)化
    4.3 ITER偏濾器靶板烘烤過程的熱應(yīng)力分析
        4.3.1 計算設(shè)置
        4.3.2 極端烘烤條件下焊接結(jié)構(gòu)的熱應(yīng)力分析
        4.3.3 極端烘烤條件下銷連接結(jié)構(gòu)的熱應(yīng)力分析
        4.3.4 不同烘烤速率下銷連接結(jié)構(gòu)的熱應(yīng)力分析
        4.3.5 計算準(zhǔn)確性分析
5. 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝



本文編號：3748689