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摘要:及时抽除进入内真空室的中性粒子,达到等离子放电所需的真空度,对于维持中国聚变工程实验堆(CFETR)的稳定运行至关重要.本文针对CFETR内真空室粒子负载和抽气性能要求,设计了一种实验堆专用4.5K大抽速低温冷凝泵.通过计算冷凝泵在偏滤器开口处的有效抽速,确定了冷凝面积.通过对低温板和热屏蔽罩稳态运行时的热负荷计算,模拟了低温板表面的温度场分布,验证了所设计冷凝泵的可行性.最后根据内真空室的抽气特性,确立了低温冷凝泵机组的总体布局和运行方案.4.5K大抽速低温冷凝泵的设计为后续实验堆的研发设计提供了理论依据和技术支持.
摘要:以干基含水率为28.02%的稻谷为研究对象,研究了相对压力(-20、-50和-80 kPa)和温度(40、50、60和70℃)对稻谷真空干燥特性的影响.结果表明,相对压力对稻谷干燥的影响不大,温度对稻谷干燥的影响较明显.温度越高,达到目标含水率所需的时间越短,干燥速率和峰值干燥速率越大.采用9种不同的等温干燥模型对不同干燥温度下的实验结果进行拟合分析,模型拟合的相关系数R2均高于0.9860,拟合效果均较好,其中Midilli and Kucuk模型的R2均高于0.9990,拟合效果最好.稻谷的有效水分扩散系数随温度的升高而增大,干燥活化能为37.43 kJ/mol.
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CSTPCD 北大核心
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摘要:以硅片为基体,采用直流磁控溅射镀膜方法,制备了不同厚度的耐腐蚀的哈氏合金薄膜.采用SEM、XPS、显微硬度等方法,研究了室温条件下,不同溅射功率的哈氏合金薄膜的表面形貌、化学组成、膜厚以及硬度等性能,分析结果表明:低功率沉积的薄膜由纳米级均匀的球形颗粒构成,表面均匀平整,随着溅射功率的升高,晶粒尺度逐渐长大,表面应力随之增大;薄膜中大部分元素都以金属态存在;提高溅射功率,发现薄膜的硬度呈先升后降趋势.磁控溅射法制备的薄膜仍具有哈氏合金原有的特性.
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CSTPCD 北大核心
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摘要:ta-C薄膜是性能优良的耐摩擦超硬薄膜,但其残余应力过大问题严重影响了其力学性能及实际应用.根据脉冲磁过滤多弧离子镀沉积ta-C薄膜的工艺,进行了膜系设计并沉积制备出以不锈钢为基底的Ti/ta-C复合膜.通过有限元方法,建立数值计算模型,研究了薄膜热应力与膜层厚度、基底厚度和沉积温度等参数变化的规律,得到Ti/ta-C复合膜的热应力分布,模拟与理论计算结果误差较小,揭示了脉冲磁过滤多弧离子镀沉积ta-C薄膜厚度的有效控制的途径,为完善脉冲磁过滤多弧离子镀沉积ta-C薄膜的工艺,提供了理论依据.实验研究了不同沉积温度下薄膜的硬度和残余应力、热应力的关系,结果表明,热应力增加会导致薄膜硬度降低,但不会导致残余应力的明显变化,即热应力不是脉冲磁过滤多弧离子镀沉积ta-C薄膜残余应力过大的主要因素.
摘要:四极杆质量分析器(即四极质谱仪)因其结构简单、价格较低,被广泛应用于各分析测量领域.围绕着四极杆质量分析器的使用要求,基于四极场离子运动理论基础,结合粒子碰撞理论,利用有限元分析软件COMSOL对四极场电压进行了仿真模拟.结合电场仿真的结果,对四极场中离子轨迹进行了仿真研究.仿真分析了压强大小以及a、q值对离子轨迹和通过率的影响.结果表明四极杆质量分析器应在低于10-2 Pa压强下运行.在q值不变情况下,a值的增大会导致通过率降低,另外,q值大小对离子通过率也有较大影响.仿真结果为探索四极杆质量分析器的研制可提供理论和技术上的支持.
摘要:以变螺距螺杆真空泵转子为研究对象,建立主动转子的三维有限元分析模型,对转子在热载荷作用下的温度场和热变形进行有限元分析.计算得到每一级的当量温度和对流换热系数,确定变螺距转子热边界条件,对螺杆转子的温度场分布进行模拟分析,得出转子的温度分布规律,并进一步对转子的热变形进行研究.研究结果表明:变螺距转子温度场和热变形分布均匀,最高温度为146.97℃,最低温度为68.30℃,轴向形变量最大值为0.41168 mm,径向形变量最大值为0.17245 mm,为变螺距螺杆真空泵的设计提供了理论依据.
摘要:基于双螺杆真空泵气体输运的特点,将泵腔内级间的泄漏通道简化为不同类型的真空管路,采用相邻级间的平均压强确定不同压强下级间泄漏气体的流态,计算得到级间泄漏的质量流量.根据质量守恒定律,建立了双螺杆真空泵气体输运过程的数学模型.以渐开线型端面的等螺距螺杆真空泵为研究对象,计算分析了泵从大气压到极限真空的整个抽气过程.对不同入口压强下的级间泄漏量与抽速进行了研究,研究表明:不同的泄漏通道对级间泄漏的影响有所不同.在排气端,齿顶圆与泵腔内壁之间的泄漏通道对级间泄漏的影响较大;在吸气端,两转子齿顶齿根面之间、斜齿面之间以及凹齿面之间这三种泄漏通道对级间泄漏的影响较大.
[期刊论文] 杨丹 陈长琦 秋实 胡昊
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CSTPCD 北大核心
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摘要:快速、准确地获取真空容器的容积,是准确评价各种与之相关物理参数的关键环节。介绍了基于微膨胀的容积测量方法基本原理,建立了容积微膨胀过程的热力学与传热学模型,运用 CFD软件对系统的弛豫时间进行了数值模拟。研制了容积测量系统并开展验证实验,结果表明,基于微膨胀的容积测量方法可以实现容积的快速、准确测量。
摘要:谐振腔铟封接处漏气导致放电条件改变是氦氖激光陀螺失效的直接原因之一.针对阴极铝-铟封接界面,基于分子动力学方法,采用MEAM原子作用势,依据工艺温度与压力条件,模拟铝-铟界面原子扩散的物理过程,结果显示界面层原子以一定速率进行相互扩散,形成金属间化合物,直至扩散达到平衡;以5.0×1010应变率沿垂直界面方向对模型进行拉伸加载,得到了铝-铟界面模型在拉伸方向的应力-应变曲线,结果表明界面屈服强度低于相同尺寸的单晶铝和单晶铟,屈服应变介于铝、铟两种材料之间.相比于现有的研究成果,旨在为进一步优化谐振腔电极铟封工艺提供理论依据.
摘要:四极质谱计广泛用于托卡马克装置上,用来监测聚变装置的真空品质,为真空系统的状态提供判断依据.本文介绍了四极质谱计在全超导非圆截面托卡马克装置(EAST)上的多种应用,为聚变装置的第一壁处理和聚变过程中多种残余气体成分含量变化提供数据.实验证明四极质谱计是EAST装置真空系统运行、等离子体与器壁相互作用研究过程中一种较为基础的测量工具.
摘要:氦氖激光陀螺仪电极封接是维持其微晶玻璃谐振腔体真空环境的关键技术之一.研究分析了氦氖激光陀螺仪经典铟封接结构特点及电极铟封性能,应用弹塑性力学理论建立铟封结构的物理和数学模型.数值计算了铟封结构残余应力,得到了不同物性参数的残余应力变化规律,分析了铟丝环直径、铟合金化学计量比等参数对铟封残余应力的影响;优化了封接工艺参数,提高了封接强度及谐振腔真空铟封性能,使铟封接强度与真空气密性能满足氦氖激光陀螺仪长寿命的使用要求.
摘要:通过建立检漏结果不确定度的评定模型,应用蒙特卡罗方法对检漏数据进行随机模拟,获得了各输入量的随机样本,计算了检漏结果的不确定度,并与传统评定方法得到的不确定度进行了比较和分析。研究表明,两种方法计算得到的不确定度一致,说明蒙特卡罗方法可以作为评定氦质谱检漏结果不确定度的有效方法,且蒙特卡罗评定方法计算效率更高,应用范围更广。
摘要:采用有限元软件分析了层叠焊接波纹管在循环拉压载荷作用下应力与应变的非线性关系、弹性工作区域的变化、弹性极限的变化等.用数值法、工程近似法、有限元法分别计算波纹管的刚度,得到的结果两两差率不超过7.4%,证明了用有限元方法对波纹管仿真模拟的可行性.为研究波纹管承压能力,将两种材料、三种波厚、四种中径两两组合,建立24个模型,在内压和外压的工况下共做了48次模拟试验.通过对比分析数据,最终得到了材料、波厚、中径对波纹管承压能力的影响.
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CSTPCD 北大核心
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摘要:氦透平膨胀机是氦制冷机或氦液化器的核心部件,其制动方式大致有:风机制动、油制动、电涡流制动等几种形式,相比其它制动方式,电涡流制动具有响应速度快、制动及时、结构简单、制动平稳、有利改善转子结构、易实现全自动控制等诸多优势.本文主要分析了电涡流制动的工作原理,研究了低温环境下电涡流制动的热物理性能.根据低温氦透平膨胀机电涡流制动结构,应用COMSOL Multiphysics建立几何模型,进行初始条件设置和网格划分,数值模拟研究了直流螺线管和电涡流制动的电磁场特性,分别得到其分布规律以及磁通密度变化规律;阐明了低温氦透平膨胀机电涡流形成及制动的机理.
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北大核心 CSCD CA EI CBST
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摘要:分析了影响旋转阴极换热的因素,提出一种阴极冷却系统的设计方案.基于流体力学、传热学理论,根据整理自实验结果的相似准则和经验公式,应用所设计的旋转阴极换热数学模型进行了水冷系统性能参数计算,并通过有限元模拟的流固热耦合方法分析,数值仿真研究了实际工作状态下的阴极瞬态换热,得到阴极换热状态及温度分布随时间变化的规律,进一步验证了换热数学模型水冷系统性能参数计算结果.这种结合数值计算和有限元仿真的研究思路及方法,可为旋转阴极冷却系统的设计和优化提供理论依据和重要参考.
摘要:以单头等螺距内凹转子双螺杆真空泵为研究对象,对螺杆真空泵工作时转子与泵腔、转子与转子之间气体的流动状态进行研究,将周向返流简化为两平面平板之间库埃特流动与泊肃叶流动,径向和齿侧返流简化为薄壁孔流动,建立了螺杆真空泵转子周向、径向和齿侧返流量计算的理论数学模型.计算分析了不同间隙值以及螺杆转子参数对螺杆真空泵返流量的影响,得到螺杆真空泵返流量随着螺杆渐开线基圆半径、大径、小径、和导程变化的规律.研究结果表明:周向间隙的增加使得返流量显著增加;在理论抽速给定的条件下,小径大径比为0.63时,返流量最小.
摘要:以螺杆真空泵为研究对象,采用表面织构技术改善排气端处机械密封的润滑及摩擦性能,建立了矩形端面微孔机械密封的流体动力学分析模型,编写相应的程序,模拟分析了不同表面织构参数对密封性能参数的影响,对比了给定工况下织构表面机械密封与传统机械密封的泄漏量、摩擦功耗的变化情况.结果表明:改进后的新型机械密封性能良好,摩擦功耗降低,有效地改善了机械密封摩擦副端面磨损剧烈的问题,能更好的满足工业的应用要求,具有应用价值.
摘要:以等螺距螺杆真空泵为研究对象,对工作状态下泵腔内各点间隙变化进行研究.建立了工作状态下主动、从动转子和泵腔温度场有限元模型,通过分析得到转子-泵腔系统的温度场和热变形分布情况,并绘制了工作状态下泵腔内各点间隙变化的曲线图.研究结果表明:转子轴向存在较大温差,泵腔相对于转子温度较低.工作状态下泵腔内各处间隙存在较大差异.进气端间隙较大,各点间隙在0.23~0.3 mm之间;排气端间隙较小,各点间隙在0.11至0.15 mm之间.
摘要:涂层的厚度是涂层设计的重要参数,对涂层的热力性能有很大的影响.本文基于ANSYS有限元分析方法模拟不同厚度涂层的热力性能,确定涂层最佳厚度范围,为涂层厚度的设计提供一定理论依据.文中选用哈氏合金C-276作为涂层材料,分别从垂直于涂层平面方向和平行于涂层平面方向的传热来研究不同厚度涂层的热力性能.结果表明,垂直于涂层表面方向的传热对界面上热应力影响较大,界面热应力随涂层厚度的增加而增大;平行于涂层平面方向的传热对涂层的最大膨胀量影响较大,最大膨胀量随涂层厚度的增加而平缓增大.
摘要:建立了旋转靶的三维模型并对其进行了网格划分,利用ANSYS Workbench Fluent对旋转靶的温度分布进行了计算,得到了靶面温度分布云图.最后将FLUENT计算出的温度分布数据提取出来,并将之作为温度载荷引入至ANSYS Mechanical,利用间接热分析法对旋转靶进行了热应力分析,得到了不同管压下的旋转靶等效应力及总位移分布云图.
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