基于高品质因数波导型缩比例船形腔的多物理场耦合仿真研究

高能强流质子加速器有着十分广泛而重要的应用,中国原子能科学研究院提出1台2 GeV连续波固定场交变梯度质子加速器,该加速器采用44.4 MHz的大功率高品质因数、高分路阻抗的船形高频腔。为掌握船形高频腔的加工工艺,研制了频率为177.6 MHz的1∶4缩比例船形高频腔样机。本文采用固热分析和流固热分析两种热分析方法对该腔体样机进行多物理场耦合仿真计算,经比较发现,流固热分析方法计算得到的腔体温度分布较固热分析方法更符合实际物理过程,但后者对模型的处理和计算速度更快,两种方法得到的温度和频率调节范围略有差异。对于缩比例腔而言,两种热分析方法得到的结果大体一致,实际应用中稳态热分析已足够满足工程设计需求。

船形高频腔壳体成型工艺研究

大功率质子束加速器广泛应用在基础物理、核工业、家庭安全等领域,其中大功率波导型射频腔极为重要。船形射频腔具有最高的空载Q值和分流阻抗,是GeV质子束加速器的良好选择。船形铜射频腔体的制造,主要难点在于腔体复杂轮廓壳体的成型,为此,本文对其进行了详细的成型工艺研究。通过PAM-STAMP 2G仿真分析软件对高频腔壳体进行了模压成型数值模拟,分别分析了椭圆弧成型过程中壳体的减薄量、残余应力以及成形回弹,为实际模压成型提供了理论依据。根据模拟结果设计的高频腔椭圆壳体成型模具能够成功实现椭圆弧的实际模压成型。

铝合金船形深腔薄壁构件充液成形变形规律研究

目的解决一种铝合金船形深腔薄壁构件成形时尖端过渡部位容易起皱和入口圆角处容易破裂的问题。方法应用有限元软件DYNAFORM建立充液成形的有限元模型,研究关键工艺参数对成形结果的影响规律并进行理论分析,最后通过充液成形实验对该工艺方案进行验证。结果根据工艺优化方案,得出在最大液室压力为4 MPa,初始反胀压力为0,压边间隙为2.2 mm时零件的成形效果最好。结论通过充液成形的方法,可以有效解决船形深腔薄壁构件尖端部位的起皱和入口圆角处的破裂缺陷,提高成形质量。