国家自然科学基金(51376175)
- 作品数：7 被引量：7H指数：1
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- 包层模块几何特征对MHD流动和流道插件力学行为的影响
- 2019年
- 在国际热核聚变反应堆中,液态包层是能量转换的关键部件,位于包层模块内的流道插件(FCI)的主要作用是绝缘和绝热,流道插件的几何尺寸对包层内MHD流动特性、传热性能和结构安全性有很大影响.本文应用相容守恒格式的有限体积法分析磁场作用下金属流体的流动行为和温度场特点,并采用顺序耦合的方式,用有限元方法分析流场和温度场对结构的应力应变产生的影响.详细研究了流道插件厚度和间隙区宽度对MHD流动传热的作用,并引入无量纲数定量分析包层的传热效率.研究结果表明,插件厚度和间隙区宽度非线性、非单调地影响着传热效率、MHD压降、第一壁温度和流道插件的热应力.通过对大量计算数据的分析,本文建立了MHD压降与间隙区宽度的关联式;综合热效率、压降、第一壁温度和结构热应力作用,推荐了包层结构设计方案.本文为包层模块的优化设计提供了理论基础.
- 李明健陈龙张哲妍倪明玖张年梅
- 关键词：包层模块MHD传热热应力
- 流道插件在高温和磁流体作用下的力学行为
- 2016年
- 在国际热核聚变试验堆计划中,流道插件是包层模块中的一个重要部件,它的主要作用是隔热和电绝缘,它的力学行为受到高温、磁场、流体压力的共同作用,使得其响应分析成为一个多场耦合的问题.本文采用有限体积法和有限元法,对包层中流体传热性能和流道插件的结构安全性能进行计算,其中详细分析一种典型工况下流道插件的应力状态;同时,对具有不同热导率的流道插件进行计算,得出其对包层结构的影响.计算结果说明流道插件厚度方向以及面内方向的压应力均比较安全,而较危险的则为极向面内拉应力和棱边的剪切破坏.采用具有较低热导率的流道插件时,可以使出口金属流体的平均温度提高,从而提高热效率,同时降低第一壁的最高温度,从而保证其结构安全,但流道插件内部的温度梯度会增加,结构热应力也更高.
- 刘健健李明健陈龙倪明玖张年梅
- 关键词：热应力流固耦合
- 相容守恒自适应网格浸入边界法
- 本文研究了一种基于自适应笛卡尔网格的相容守恒浸入边界法,主要解决两方面问题。一是固体颗粒在不可压缩粘性流体中的沉降或上浮问题。二是工程实际中具有几何构型复杂和多区域特点的传热问题。本文基于八叉树数据结构的各向同性自适应方...
- 潘君华； 倪明玖； 张年梅；
- 关键词：浸入边界法自适应网格加权最小二乘法共轭传热
- 文献传递
- 多物理场中不同结构特征FCI的力学行为分析
- 流道插件(FCI)是ITER中包层模块的重要部件,起到电绝缘和热绝缘的作用,FCI的力学行为是对复杂的磁-热-流-固多物理场共同作用的响应。本文以有限体积法和有限元方法相结合,对包层流道中的流场、温度场以及FCI的应力应...
- 李明健陈龙倪明玖张年梅
- 关键词：热应力流固耦合
- 文献传递
- 修正动量插值耦合算法
- 基于同位网格有限体积方法,本文建立了具有二阶时空精度的修正动量插值速度压力耦合算法。该算法中使用高斯定理隐式处理了动量方程中的压力梯度项,采用新颖的修正动量插值(MMI)方法实现了速度和压力的耦合。相比于原始动量插值(O...
- 潘君华张年梅
- 关键词：有限体积法
- 文献传递
- 多物理场中不同结构特征FCI的力学行为分析被引量：1
- 2015年
- 流道插件(FCI)是ITER中包层模块的重要部件,起到电绝缘和热绝缘的作用,FCI的力学行为是对复杂的磁-热-流-固多物理场共同作用的响应.将有限体积法和有限元方法相结合,对包层流道中的流场、温度场以及FCI的应力应变场进行求解,分析了磁场效应对结构的影响,以及不同FCI壁厚和间隙流宽度等结构特征对包层的影响.计算结果表明,强磁场虽然会产生较强的MHD效应,但可以降低第一壁温度和FCI结构热应力;较厚的FCI可以降低第一壁上的最高温度,但也会增加FCI上的温度梯度和热应力;而较宽的间隙有利于降低第一壁上的最高温度,但会增加FCI的最大Mises应力.
- 李明健陈龙倪明玖张年梅
- 关键词：热应力流固耦合
- 磁-热-流体耦合场中矩形薄板的非线性振动
- 2014年
- 研究薄板结构在机械载荷、磁场和温度场共同作用下的动力学行为.考虑到板受Lorentz力的作用,根据物理方程、非线性几何方程和平衡方程建立了耦合场中薄板的运动控制方程,应用Galerkin原理推导出微分动力系统,采用Runge-Kutta方法进行数值求解,绘制了薄板运动的时程图、相轨迹图和Poincare映射图,分析温度场、磁感应强度以及机械载荷形式对系统运动规律的影响.结果表明,磁场在薄板非线性运动系统中消耗能量,可以抑制非线性作用;温度场不仅改变板内热变形和热应力,而且影响薄板的运动特征;磁场和流体压力对系统动态响应的影响是相互耦合的,静压力或脉动压力的增大不仅导致振幅的增加,而且改变系统的运动特征.
- 李明健刘省勇张年梅
- 关键词：薄板
- 侧壁非对称的方管MHD流动的线性稳定性分析被引量：4
- 2016年
- 研究垂向磁场作用下,压差驱动下的金属流体在方截面通道中充分发展流动的线性稳定性问题.此流动中,垂直于磁场的两壁面理想导电,平行于磁场的左壁面为理想导电,右壁面绝缘.根据线性稳定性理论得到广义特征值问题,并采用2D-Chebyshev配置法求解该特征值问题,得到扰动的增长率曲线和扰动速度在通道截面上的分布.结果表明,当Ha数变化时,流动中有2种不稳定模态依次起主导作用.这2种模态的交替发生在Ha数介于20至21之间某值.当Ha≤20时,拐点不稳定性起主导作用;当Ha≥21时,不稳定性由速度拐点、侧层内的速度剪切及射流沿z方向速度的不均匀性共同作用引起.
- 刘婵张年梅倪明玖
- 磁流体力学数值模拟GPU加速技术研究
- 本文使用GPU对磁流体力学MHD数值模拟进行异构加速。应用PISO算法求解包含Lorentz力的Navier-Stokes方程和连续性方程,采用相容守恒格式求解诱导电流。借助于开源代码库Thrust和CUSP在GPU上完...
- 刘志宏； 张年梅；
- 关键词：磁流体力学GPU
- 文献传递
- 修正动量插值耦合算法
- 基于同位网格有限体积方法,本文建立了具有二阶时空精度的修正动量插值速度压力耦合算法。该算法中使用高斯定理隐式处理了动量方程中的压力梯度项,采用新颖的修正动量插值(MMI)方法实现了速度和压力的耦合。相比于原始动量插值(O...
- 潘君华张年梅
- 关键词：有限体积法
