靶丸支撑结构对低温靶温度特性影响研究

针对支撑结构的引入对靶丸温度分布产生扰动这一问题,建立带不同靶丸支撑结构的三维低温靶模型,基于离散坐标辐射模型和Boussinesq假设,研究了支撑结构对靶丸温度特性的影响,并对比了不同支撑结构靶丸温差对黑腔内氦气压力变化的敏感程度,最后针对泡沫垫衬薄膜支撑研究了泡沫材料参数的影响规律。结果表明:支撑膜能显著降低黑腔内自然对流强度,薄膜支撑与两极支撑靶丸温度均匀性优于无支撑膜的充气管支撑和支撑杆支撑,薄膜支撑相比两极支撑靶丸温度均匀性略高;充气管直径越大,靶丸温度均匀性越差。基准工况下,薄膜支撑靶丸外表面最大温差最小,温度均匀性最好,两极支撑、充气管支撑及支撑杆支撑最大温差较薄膜支撑分别增大了5.92%、32.71%及17.99%;氦气压力升高,靶丸外表面温度均匀性逐渐恶化,薄膜支撑和两极支撑靶丸温差对氦气压力变化的敏感度更低;对于泡沫垫衬薄膜支撑,通过选用导热系数较大的泡沫材料并减小其厚度可获得较好的靶丸温度均匀性。该计算结果可为靶丸支撑结构的工程设计提供一定的理论支撑。

基于SINUMERIK 840D的数控螺纹磨床砂轮恒线速控制

数控螺纹磨床磨削过程中,砂轮线速度的变化影响加工精度。提出基于西门子SINUMERIK 840D的砂轮恒线速控制方法。该方法利用R参数计算砂轮直径,采用速度闭环控制砂轮恒线速运行,简便实用。运用Simulink/Simpower sys-tem建立该系统模型,并对模型进行仿真分析。结果表明:砂轮线速度误差明显减小,而且具有较强的稳定性。

微充气管残留燃料冰对冷冻靶控温过程的影响分析

针对微充气管内残留燃料冰影响冷冻靶控温过程这一问题,建立了基于Boussinesq假设和离散坐标辐射模型的三维数学模型,分析了管内残留燃料冰长度对基准、辅助加热以及快速降温3种工况下靶丸表面温度均匀性以及稳定性的影响。结果表明:基准稳态工况下,靶丸表面最大温差随管内燃料冰长度增长先降低后升高,燃料冰末端与靶丸外表面齐平(长度为0.09 mm)时,最大温差最小,相比于无燃料冰降低31.5%;施加7500 W/m^(2)辅助热流的瞬态工况下,管内残留燃料冰长度不同时,靶丸表面最大温差随时间变化均表现为先增大后减小直至稳定不变,燃料冰长度较短(≤0.09 mm)时,靶丸表面均匀性恶化程度较轻;以6 K/min进行线性快速降温过程中,管内燃料冰长度为0.09 mm时,降温过程中稳定性最好,降温结束时均匀性最佳;当管内燃料冰长度为0.09 mm时,3种控温工况下靶丸表面温度均匀性及稳定性均较好,可达到较好的控温效果。

靶丸位置对冷冻靶物理场的影响规律研究

针对冷冻靶丸装配工艺误差导致靶丸表面温度特性变化的问题,建立带充气管的三维模型,基于Boussinesq假设和离散坐标辐射模型,采用数值模拟方法,研究了靶丸及充气管在竖直和水平方向进行偏移时靶丸表面温度分布的变化,并分析比较了充气管、辅助加热及辐射对靶丸偏移敏感性的影响。结果表明:充气管对靶丸表面温度均匀性影响显著,相较于无充气管结构,具有单充气管和对侧双充气管的靶丸其外表面最大温差分别增大78.9%、76.7%;对于具有充气管结构的靶丸,存在使均匀性改善的最佳偏移工况;单充气管结构靶丸竖直向上适当偏移时,靶丸表面温度均匀性更好,最佳偏移距离为5μm,且单充气管结构在水平方向容许向左112μm的偏移;随着加热功率增大,竖直方向最佳偏移距离基本不变,但靶丸对水平方向装配工艺误差的容忍度增大;封口膜透射率越大,靶丸位置偏移越敏感,相同偏移距离下靶丸表面最大温差越大。

多孔注入冷冻靶快速降温过程瞬态特性研究

高度均匀光滑的燃料冰层是惯性约束聚变冷冻靶成功点火的物质前提,其制备关键是在靶丸外建立均匀的球形温度场并进行精确控制。本文针对多孔注入冷冻靶系统,建立了三维仿真模型,数值研究了冷冻靶温度场稳态分布与瞬态降温特性,并分析了接触热阻、氦气压力等因素的影响。结果表明:冷臂温度恒定时,靶丸与充气管接触位置为低温区,激光入射口正对处为高温区,最大温差为0.03 mK;硅臂加热块功率突降后,靶丸表面最大温差在0.25 s内急剧上升至87.88 mK,温度场均匀性显著恶化;与硅爪-套筒完美接触相比,低温胶层的存在可有效改善降温过程中温度场的恶化,但降温响应时间明显增加;1~10 kPa氦气压力范围内,快速降温过程中靶丸温度响应迅速,且最大温差峰值较小,有利于维持靶丸表面的温度均匀性。