cfetr氦冷固态包层热工水力分析及优化

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1、单位代码：分类号：学号：密级：公开硕士学位论文论文题目氦冷固态包层热工水力分析及优化学位类别学历硕士学科专业流体机械及工程工程领域作者姓名：祁松松导师姓名：陈长琦教授完成时间年月单位代码：密级：公开学号：分类号：他又十大冬硕士学位论文论文题目：氦冷固态包层热工水力分析及优化学位类别：学历硕士专业名称：流体机械及工程作者姓名：祁松松导师姓名：陈长琦教授完成时间年月合肥工业大学学历硕士学位论文氦冷固态包层热工水力分析及优化作者姓名：祁松松指导教师：陈长琦教授学科专业：流体机械及工程研究方向：真空、低温工程技术与装备年月ADissertationSubmittedfortheDegr

2、eeofMasterThermal-hydraulicAnalysisandOptimizationofCFETRHeliumCooledSolidBlanketByQiSongsongHefeiUniversityofTechnologyHefei,Anhui,P.R.ChinaMarch,2015合肥工业大学本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学学历硕士学位论文质量宴求。答辩委员会签名（工作单位、职称、姓名）主席：委员：瘦导师：学位论文独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行独立研究工作所取得的成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的

3、内容外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得合肥工业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文成果做出贡献的个人和集体，本人己在论文中作了明确的说明，并表示谢意。学位论文中表达的观点纯属作者本人观点，与合肥工业大学无关。学位论文作者签名签名曰期卩丨夕年月汝曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解合肥工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：除保密期内的涉密学位论文外，学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子光盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权合肥工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库，允许釆用影印、缩印或扫

4、描等复制手段保存、汇编学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名签名日期：年中月论日签名日期：过年令月々日论文作者毕业去向工作单位：联系电话通讯地址邮政编码致谢时间如白驹过隙，短短三年弹指一挥间，于论文完稿之际，不免颇多感慨。在导师陈长琦教授的悉心指导下本论文得以顺利完成，从选题到完成，每一步都离不开导师的悉心指导，陈老师严谨的态度，渊博的学识，踏实的作风对我影响深远。在此，请允许我向导师陈长琦教授表示衷心的感谢与祝福！感谢干蜀毅老师、王旭迪老师、方应翠老师、王国栋老师等人在学习和论文写作期间对我的关心和帮助。特别感谢中科院合肥物质院等离子所宋云涛老师、雷明

5、准老师在实习期间给我的指导和帮助。感谢孙小桃、游锦山、周佳男等师兄在科研过程中对我的指导和帮助，感谢唐红军、闫清泉、黄稳、谭昱全、潘成程等同学陪我度过这段短暂而美好的学习时光。最后要感谢父母一直以来对我的鼓励与关怀，在此特向他们表示最由衷的感激！作者：祁松松年月日摘要能源与环境问题是影响人类社会发展的关键，聚变能作为解决能源问题的可能途径之一，具有燃料供应充足、热值高、放射性低、环境友好等优点，聚变能因其清洁性、安全性及可再生性受到广泛关注。是参考国内现有托卡马克和技术基础设计和建造的一个聚变工程实验堆。它介于与聚变示范堆之间，旨在基于等离子体物理和聚变技术基础，验证聚变堆的工

6、程实现具体技术，是聚变能走向商用的关键一步，对中国聚变能商业化应用具有重大意义。包层是聚变能走向实际应用的核心载体，其主要功能：氣增殖，维持聚变堆反应所需的氚，实现氚自持；能量增殖，将聚变产生的能量转换为可利用的热能或者电能等；辐射屏蔽，减少放射性物质的扩散，保护磁体材料等，包层性能是聚变堆设计的重要依据，其系统安全性是未来聚变堆能否可靠运行的决定性因素之一。本文氦冷固态包层为研宄对象，基于计算流体力学理论，结合有限元分析、流固耦合分析方法，采用和软件中的模块对氦冷固态包层第一壁和增殖单元进行了流固耦合分析及应力分析，并根据模拟结果进行了第一壁及增殖单元的优化设计及验证分析。首

7、先，根据计算流体力学、有限元方法及耦合原理建立了数学模型；然后，结合氦冷固态包层功能及其设计特点，运用建模软件建立了符合实际的分析模型；其次，运用对增殖包层冷却结构进行流固耦合分析得到了第一壁、增殖单元的温度分布、冷却剂的流场分布规律；最后，使用软件，将前面得到的结构材料的温度分布作为边界条件对冷却结构进行应力分析，得到包层冷却结构的应力分布。基于分析数值模拟结果，结合氦冷固态包层设计要求和已有的经验数据，优化设计了第一壁及增殖单元且验证了优化方案的合理性、可靠性。为氦冷固态包层优化设计提供