【摘 要】
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针对核能设施中核泵主轴、管道系统等部件受冷却水热冲击而容易出现裂纹的问题，提出通过表面微结构设计、利用空气低热导率的特性，产生稳定的空气隔膜，从而降低瞬态热冲击过程中结构表面的热应力，防止结构热疲劳损伤。针对这一设想，本文采用有限元与无限元结合的办法，利用COMSOL 多场耦合分析软件，对瞬态热冲击条件下，表面微结构的温度场与热应力分布进行分析，研究了冲击时间和微结构几何参数对热防护性能的影响。研
【机 构】
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工业装备与结构分析国家重点实验室,大连理工大学运载工程与力学学部,大连116024 精密与特种加工
【出 处】
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中国力学大会2011暨钱学森诞辰100周年纪念大会
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针对核能设施中核泵主轴、管道系统等部件受冷却水热冲击而容易出现裂纹的问题，提出通过表面微结构设计、利用空气低热导率的特性，产生稳定的空气隔膜，从而降低瞬态热冲击过程中结构表面的热应力，防止结构热疲劳损伤。针对这一设想，本文采用有限元与无限元结合的办法，利用COMSOL 多场耦合分析软件，对瞬态热冲击条件下，表面微结构的温度场与热应力分布进行分析，研究了冲击时间和微结构几何参数对热防护性能的影响。研究发现，表面微柱或微管结构对降低短时间冷水冲击产生的表面热应力具有显著效果。表面微结构的存在一方面释放了瞬态冲击过程中在表层产生的热应力，另一方面微结构有助于在固液界面产生稳定的低热导率气膜，实现一定程度的隔热功能。
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