ITER纵场磁体馈线多物理场仿真分析

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:arthur2020
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ITER纵场磁体馈线系统的作用是为托卡马克装置的纵场超导磁体进行供电、供冷和诊断测量,它的研制涉及到电磁学、传热学、力学、真空和材料学等多个学科的知识。从整个装置的安全性、可靠性等方面考虑,在纵场磁体馈线系统加工制造之前,必须对其进行多物理场仿真分析,以确定馈线系统受到的电磁力、热应力等载荷,为结构的设计提供依据。   文本首先通过电磁场分析,得到了等离子体放电不同时刻纵场磁体馈线内的超导母线上的磁场分布和所受到的电磁力大小;还计算了等离子体破裂时内馈线Ring盒上的感应电流,以及感应电流与磁场相互作用产生的电磁力在结构上造成的应力和变形;最后,对诊断控制机柜采用不同磁屏蔽方案时的屏蔽效能进行了仿真分析,确定了最佳的方案。   其次,通过温度场分析对馈线系统的冷却过程进行模拟仿真,以验证冷却方案的合理性,确保冷却过程中结构上的温差不超过50K;还根据冷却达到稳定状态时的温度分布计算了馈线上的热应力分布。   再次,将前面分析得到的电磁力和热应力作为载荷条件,通过耦合强度分析计算了馈线结构在不同工况下的应力和变形情况,并根据分析结果对馈线结构进行优化和改进,以保证馈线有足够的强度来。   最后,按照ITER工程的设计要求,对馈线系统进行了动力学分析,得到结构的各阶固有频率和振型,以及施加不同方向的SDD地震响应谱时馈线结构上最大应力和最大位移,验证了馈线结构在地震载荷作用下的安全性。
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