多物理场中不同结构特征FCI的力学行为分析  被引量:1

Mechanical Behaviors of the FCI With Various Geometric Characteristics in Multi-Physics Fields

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作  者:李明健[1] 陈龙[1] 倪明玖[1] 张年梅[1] 

机构地区:[1]中国科学院大学物理学院,北京100190

出  处:《应用数学和力学》2015年第3期252-261,共10页Applied Mathematics and Mechanics

基  金:国家自然科学基金(51376175);科技部ITER专项资助(2013GB114001)~~

摘  要: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.The flowchannel insert( FCI) is an indispensable component in the ITER. It serves as the thermal and electric insulator in the blanket module. The mechanical behaviors of the FCI were investigated under the coupling effects of magneto-thermo-fluid-mechanical fields. Numerical investigations based on the finite volume method and finite element method were applied. The velocity profiles,temperature distributions and structural stress states were analyzed. Influences by the magnetic field and geometric characteristics of the FCI on the blanket module were investigated. Results showthat,a stronger magnetic field causes lower first-wall( FW) temperature and FCI thermal stresses despite leading to the M HDeffects,a thicker FCI yields lower FW temperature yet higher FCI temperature gradient and thermal stresses,and a wider gap leads to lower FW temperature yet higher M ises stresses in the FCI.

关 键 词:多物理场 包层结构 流道插件 热应力 流固耦合 

分 类 号:O343.6[理学—固体力学]

 

参考文献:

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