北京正负电子对撞机束流管系统/郑莉芳,李勋锋,王立著

定价：96.00元

出版时间：2024.8

ISBN：978-7-5024-9933-4

9787502499334

内容提要

本书全面介绍了新一代北京正负电子对撞机束流管系统，主要内容包括：BEPCⅡ/BESⅢ束流管系统的设计，交变辐射热负荷下束流管温度场和应力场研究，辐照和冲刷腐蚀耦合作用下束流管关键材料铍的冲刷腐蚀性能和力学性能研究，辐照作用下束流管支撑法兰关键材料玻璃纤维增强复合材料(GFRP)的力学性能、电绝缘性能和热性能研究，束流管冷却系统的研制以及束流管温度场和应力场实验研究等内容。

本书可供从事粒子对撞机束流管系统、材料辐照损伤等相关领域的学者和研究人员参考阅读。

目录

1概述1

1.1研究背景与意义1

1.2国内外束流管3

1.2.1BES束流管3

1.2.2国外束流管4

1.3束流管冷却系统5

1.4本书主要内容7

2束流管系统优化设计8

2.1束流管的设计要求8

2.1.1总体尺寸要求与连接8

2.1.2束流管的材料要求9

2.1.3束流管的结构要求9

2.2束流管的结构设计11

2.2.1中心铍管的结构设计12

2.2.2外延铜管的结构设计13

2.3束流管的材料选择15

2.4束流管的冷却介质16

2.4.1冷却介质的选择17

2.4.2冷却介质的压力要求18

2.4.3冷却介质的流速要求19

2.5束流管支撑法兰设计21

2.5.1支撑法兰的结构设计21

2.5.2支撑法兰的材料选择21

3束流管温度场有限元分析23

3.1束流管温度场有限元模型23

3.1.1传热基本方程23

3.1.2稳态温度场的有限元法25

3.1.3有限元模型的建立27

3.1.4物理参数29

3.1.5边界条件30

3.2束流管温度场的数值分析30

3.2.1同步辐射功率对温度场的影响30

3.2.2冷却液流量对温度场的影响34

3.2.3结构材料对温度场的影响36

3.2.4冷却通路对温度场的影响39

3.3漂移室内筒温度的数值分析44

3.3.1换热数学模型及边界条件45

3.3.2漂移室内腔有限元模型的建立48

3.3.3过渡段暴露时漂移室内温度场分析52

3.3.4过渡段加隔热罩时温度场分析53

3.3.5隔热罩内填充保温材料时温度场分析56

4束流管应力场有限元分析59

4.1束流管应力分析的理论基础59

4.1.1束流管热弹塑性的增量本构方程60

4.1.2束流管热弹塑性分析的有限元格式61

4.2束流管应力场的数值分析62

4.2.1约束方式对应力场的影响63

4.2.2进口温度对应力场的影响66

4.2.3流量对应力场的影响67

4.2.4束流管出口压力对应力场的影响70

4.2.5内铍管筋板宽度对应力场的影响71

4.2.6中心管材料热导率对应力场的影响73

4.2.7外延管材料热导率对应力场的影响75

4.2.8非冷却段材料热导率对应力场的影响76

4.3束流管疲劳寿命的数值分析78

4.3.1束流管的瞬态应力分析78

4.3.2束流管的疲劳寿命分析94

5辐照作用下铍冲刷腐蚀性能及力学性能102

5.1冲刷腐蚀方案和试验台的研制102

5.1.1试验方案设计102

5.1.2试验台的研制102

5.2辐照作用下铍冲刷腐蚀性能106

5.2.1试件质量变化106

5.2.2表面微观形貌变化108

5.3辐照与冲刷腐蚀作用下铍力学性能110

5.3.1拉伸性能试验110

5.3.2压缩性能试验117

5.4辐照作用下铍冲刷腐蚀性能微观机理123

5.4.1表面微观形貌和微区元素分析123

5.4.2表面元素成分分析124

5.4.3表面成分晶体结构分析127

6辐照作用下玻璃纤维增强复合材料性能130

6.1辐照作用下玻璃纤维增强复合材料力学性能130

6.1.1断纹剪切性能试验130

6.1.2拉伸性能试验134

6.1.3层间剪切性能试验137

6.1.4压缩性能试验140

6.1.5拉-拉疲劳性能试验142

6.2辐照作用下玻璃纤维增强复合材料热性能143

6.2.1导热系数试验143

6.2.2热膨胀系数试验144

6.2.3热降解性能试验146

6.2.4活化能计算模型147

6.3辐照作用下玻璃纤维增强复合材料电绝缘性能149

6.4辐照作用下玻璃纤维增强复合材料性能微观机理150

6.4.1红外光谱分析150

6.4.2X射线光电子能谱分析151

7束流管冷却系统的开发研制154

7.1冷却系统工作原理154

7.1.1一次冷却循环子系统154

7.1.2二次冷却循环子系统157

7.1.3系统温度控制方案158

7.2冷却系统自动控制159

7.2.1冷却系统控制过程159

7.2.2冷却系统逻辑控制160

7.2.3冷却系统远程监控162

7.2.4冷却系统与中控的通信169

7.3冷却系统的设备选型169

7.3.1泵169

7.3.2换热器170

7.3.3二次冷却循环冷水机171

7.3.4测量仪表171

7.3.5其他设备172

7.4冷却液导管耐辐射性能172

7.4.1试验条件173

7.4.2试验结果分析173

7.5冷却系统的组装测试174

7.5.1束流管模型件的加工174

7.5.2冷却系统的组装测试174

8束流管实验178

8.1热源模拟及温度测量方法178

8.1.1束流管外壁温度整体测量及热源模拟178

8.1.2中心铝管部分内外壁温度测量及热源模拟180

8.2温度测量实验结果分析181

8.2.1束流管外壁温度测量结果分析181

8.2.2中心铝管内外壁温度测量结果分析184

8.2.3误差分析186

8.3挠度测量实验187

8.3.1挠度测量实验内容187

8.3.2挠度实验结果与有限元计算结果的比较189

参考文献191