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剥离膜安装与空气动力学分析

陈佳鑫 余洁冰 康玲 郑家煦 王安鑫 王广源 聂小军

陈佳鑫, 余洁冰, 康玲, 等. 剥离膜安装与空气动力学分析[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 025101. doi: 10.11884/HPLPB201830.170114
引用本文: 陈佳鑫, 余洁冰, 康玲, 等. 剥离膜安装与空气动力学分析[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 025101. doi: 10.11884/HPLPB201830.170114
Chen Jiaxin, Yu Jiebing, Kang Ling, et al. Stripper foil installation and aerodynamics analysis[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 025101. doi: 10.11884/HPLPB201830.170114
Citation: Chen Jiaxin, Yu Jiebing, Kang Ling, et al. Stripper foil installation and aerodynamics analysis[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 025101. doi: 10.11884/HPLPB201830.170114

剥离膜安装与空气动力学分析

doi: 10.11884/HPLPB201830.170114
基金项目: 

国家自然科学基金项目 11375217

详细信息
    通讯作者:

    陈佳鑫(1986—), 男,工程师,从事散裂中子源剥离膜系统研究; chenjx@ihep.ac.cn

  • 中图分类号: TL503.3

Stripper foil installation and aerodynamics analysis

  • 摘要: 在散裂中子源注入系统工作过程中,剥离膜是实现负氢离子转换为质子注入加速的关键部件。百nm到μm级厚度的剥离膜超薄易碎,安装及系统真空获得难度较高,一直是散裂中子源研究的重点。对比了国外膜片固定方式现状,通过设计剥离膜辅助安装装置,实现剥离膜样品批量安装;通过Fluent仿真分析,模拟得出膜片在不同进出口压差下真空获得过程中的压力分布、膜片附件空气扰动及系统空气流动,制定在不破坏剥离膜的前提下真空获得方案,并获得剥离膜系统超高真空环境。
  • 图  1  SNS剥离膜固定方式

    Figure  1.  Fixation manner of stripper foil in SNS

    图  2  剥离膜破碎试验

    Figure  2.  Breaking experiment of CSNS stripper foil

    图  3  膜片交变温度场

    Figure  3.  Alternating temperature field of foil

    图  4  膜片双边固定形式示意图

    Figure  4.  Bilateral fixed form of stripper foil

    图  5  碳膜辅助安装装置及批量安装样品

    Figure  5.  Stripper foil installation set and the installation samples

    图  6  不同压差膜片最大应力应变分布图

    Figure  6.  Maximum stress and strain distribution under different pressure difference

    图  7  空气动力学分析残差曲线

    Figure  7.  Residual curves by aerodynamics analysis

    图  8  膜片压力分布情况

    Figure  8.  Pressure distribution of foil

    图  9  剥离膜系统空气流动分布图

    Figure  9.  Separation of airflow of stripper foil vacuum system

    图  10  剥离膜片空气扰动分布截面图

    Figure  10.  Distribution section of air disturbance around foil

    图  11  出口流速分布图

    Figure  11.  Export velocity distribution

    图  12  膜片应力应变分布图

    Figure  12.  Stress and strain distribution on foil

    图  13  真空获得过程中膜片的情况

    Figure  13.  Situation of foil during process of vacuum attainment

    图  14  系统检漏及极限真空度

    Figure  14.  System leak detection

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    He Zhexi, Li Chunhua, Qu Huamin, et al. Design of primary stripper foil changer for CSNS/RCS. High Power Laser and Particle Beams, 2012, 24(12): 2885-2888 doi: 10.3788/HPLPB20122412.2885
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    He Zhexi, Qiu Jing, Li Chunhua, et al. Analysis of thermal effect for china spallation neutron source primary stripper foil. Atomic Energy Science and Technology, 2013, 47(10): 1867-1871 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YZJS201310036.htm
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-04-10
  • 修回日期:  2017-08-26
  • 刊出日期:  2018-02-15

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