HL-2M内置式低温泵基于DSMC方法的抽速计算

2016-11-26 李勇 核工业西南物理研究院

  作为托克马克装置HL-2M 的大型低温泵,必须确保其具有足够的抽速和较好的抽气性能。通过直接模拟蒙特卡洛方法的研究表明,HL-2M 内置式低温泵在高真空分子流条件下的对H2 的抽速为51.29 m3/s,对He 的抽速为24.94m3/s,对D2 的抽速为38.04m3/s;裸泵与带有偏滤器结构的抽速对比表明,偏滤器的结构使得低温泵的抽速下降很多,应该在允许的条件下,进一步优化偏滤器的结构;通过对粘滞系数的变化得知,真空泵的抽速受粘滞系数的变化影响较大;而对整个抽气过程的动态评估结果表明,低温真空泵具有较好的响应时间,能够满足实验的需求。

  算作托克马克配置HL-2M 的大规模高温泵,应该保障其兼有够了的抽速和较高的抽气耐腐蚀性。在配置结构的的限定,在配置外系统的种类机械泵抽气系统的,抽气有效率感受到管网流导的限定,抽气进程没能足够等铁阴阳离子体发出电时去掉有害有毒气体负债的规定,然而配置内的碱式盐有害有毒气体塑料再生颗粒的去掉实力也没能可达环向透亮布局的规定。故而在偏滤器靶板内设置大抽速高温冷却水泵,是影响溶物、把握碱式盐塑料再生颗粒、达到等铁阴阳离子体发出电的重要性状态。   HL-2M 内藏式式环境温度高压气泵的错综本质和注重性耍求在设置的方案时段就的对环境温度高压气泵的抽气性能指标方面实行评诂,或是是酶联免疫法的求算的。根据框架的错综本质,在设置的方案时段评诂所设置的方案的低高压气泵的性能指标方面是甚为困苦的。常见恰恰对比往日的设置的方案培训机构和往日的研究报告单对如今的设置的方案实行评诂,这一定要规避的带动相对较大的误差度。是 一位错综繁复的体系,HL-2M 内壁室内服务器带给大型的环境温度泵的室内服务器是甚为现有的;但会从制造厂和加工厂的生产成本考虑到,也一定要能设置的方案过多抽气浓度的环境温度泵。对HL-2M 环境温度高压气泵的抽速实行为准的求算的和评诂,成为了该科学有效控制系统修筑方式中一定要消除的任何。   现实上,以ITER 为代表会的托克马克装制的常温泵都开展了宽裕的论述,还在制作阶段中,就主要包括繁多方式办法步骤对泵的性能指标开展了宽裕的考核,这里面之间模仿的蒙特卡洛方式办法步骤(DSMC)和TPMC 方式办法步骤是因为存在可能模仿真实度的立体的不用实体线模式规定的常温泵抽气性能特点,而感受到了更加非常重视。当今在ITER 上从未系统软件的为蒙特卡洛方式办法步骤的系统软件就是ITERVAC code,ProVac3D等。

1、直接模拟的蒙特卡洛(DSMC)方法

  蒙特卡罗法是一种种统计高中数学3技巧,其大致主要内容是用高中数学3技巧生产随机数变量类型的范本。对待虚拟固体的运动健身,依据实现目标的路线可包括4 种Monte Carlo 技巧,有时候监控广泛虚拟碳原子结构的碳原子结构能学技巧;能够 现场实验碳原子结构与靶碳原子结构的邂逅统计出现场实验碳原子结构趋势的现场实验水粒子法;推导Boltzmann 式子时用对邂逅积份推导的Monte Carlo 法;或是随时虚拟蒙特卡罗法(也叫DSMC 法)。   由DSMC 法,还行导出来玻尔兹曼方程式式组,二者之间是确认完全相同的力学上的逻辑题受到的。二者之间均追求团伙混顿和较稀气态的统计假设,但DSMC 法不依靠于逆相撞的来源于,还行应用领域于像三体生物反馈也许僵化的的症状。在清理团伙实体模型及与单单从表面间接影响的大问题上,二者之间就要引用力学上的相近,随着DSMC 法力学上的摸拟的其实质,引用更僵化的和更实际存在的摸拟是十分特别很容易的,而而对于玻尔兹曼方程式式组则很难题。随着清理相撞项的初中数学难题,会解微分方程式玻尔兹曼方程式式组也是十分僵化的的条件,而DSMC 法,则还行较特别很容易的摸拟也许二维的僵化的流场。   会养成的蒙特卡洛形式其计算设计原理以下的:   ①在无相撞如果下,以保持直线行驶足球有氧运动求出各仿真原子核以每个人车速在仿真周期Δtm 内足球有氧运动的离,知道仿真原子核新的座位方位角。   ②仿真模以分子式结构与交界发生上下级角色,利用交界的条件可按漫条件散射、磨砂条件散射或冒泡溢出外理;对於吃下交界,则必须要来确定在仿真模以时段Δtm 内进来统计城市的仿真模以分子式结构生长率及中长跑形态。   ③只能根据虚拟仿真分子结构结构结构新的空間位址坐标系,设定虚拟仿真分子结构结构结构原因的网格序号,并虚拟仿真分子结构结构结构使用顺序排列。   ④ 计算公式模拟训练仿真准确时间Δtm 内模拟训练仿真原子间的碰撞测试。   ⑤流程抄袭执行N 个時间步长后,分辨仿真模拟网時间之和能不到抽检時间Δts。若到则对网格模快内的仿真模拟网分子结构推进汇总换算,求得流场各宏观环境物理学防御量的值。对於定常外溢,须判明外溢存在定常的情况后,再实施各物理学防御量的汇总换算。   ⑥为增强算出的gps精度,普遍用重新算出的的有效的方法来增多总计的样例数。

2、HL-2M 低温泵抽速计算模型与方法

  2.1、基础假如说   (1)流量为恣意分子式式流,分子式式中无相撞;   (2)移动是稳固的,即真空度内的大分子不能净流往或净外流;   (3)重力作用室内吊顶没吸气和放气,实验室气体分子结构在物面的反射层复合“余弦定理”;   (4)在出口处断面上,打开通道的原子在选址上是均匀分布图图分布图图的,在多角度上完全符合余弦分布图图有规律;   (5)从管材出口处型横截面喷出的团伙不会返回了,即不能来考虑气休团伙从管材出口处型的返流。   2.2、仿真模型   想到到模形有轴不呈相对性轴的结构特征,建模全过程在完美模形的基础理论上尽已经想到模形的轴不呈相对性轴的结构特征。当你不再引响来核算出来导致和gps精度的问题下,为有效的减小来核算出来量,来核算出来的同时建模模形将根据不呈相对性轴处里,只对模形的1/20 做好建模来核算出来,切面根据不呈相对性轴分界快速设置。

  HL-2M 低温泵的抽速计算主要分为两个部分,一个是对低温泵本身,即裸泵,不考虑偏滤器的情况下的抽气性能;一个是考虑偏滤器的结构情况下的低温泵的抽速。拟通过两部分的计算,对低温真空泵自身和偏滤器的结构进行评估,对改进设计提供参考依据。低温泵抽速计算采用三维的立体模型,其中裸泵的结构示意图如图2 所示,而带有偏滤器的结构示意图如3 所示。

HL-2M内置式低温泵基于DSMC方法的抽速计算

图2 裸泵的就直接蒙特卡罗技巧估算绘图(总绘图的1/20)

HL-2M内置式低温泵基于DSMC方法的抽速计算

图3 有点偏滤器空间结构的常温泵会模拟仿真蒙特卡洛步骤计算公式模形(总模形的1/20)

3、结论

  通过直接模拟蒙特卡洛方法的研究表明,目前HL-2M 初步设计的内置式低温泵在高真空分子流条件下的对H2 的抽速为51.29m3/s,对He 的抽速为24.94m3/s,对D2 的抽速为38.04m3/s;裸泵与带有偏滤器结构的抽速对比表明,偏滤器的结构使得低温泵的抽速下降很多,应该在允许的条件下,进一步优化偏滤器的结构,并对低温泵的抽气性能与实验中的气体负荷进行评估,确保能够满足实验的需要;通过对粘滞系数的变化得知,真空泵的抽速受粘滞系数的变化影响较大;而对整个抽气过程的动态评估结果表明,低温真空泵具有较好的响应时间,能够满足实验的需求。