正负电子对撞机重大改造工程超导腔恒温器静态热负荷分析

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翻新时间：2023-08-12

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正负电子对撞机重大改造工程超导腔恒温器静态热负荷分析

摘要: 北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)采用了频率为500 MHz的单cell超导纯铌腔作为加速腔。通过有限元分析的方法对超导腔恒温器各部件进行热模拟和分析，并将模拟分析结果与超导腔的水平测试结果进行比较验证，确认数值分析结果为可信的，且得出对备用超导腔恒温器设计、加工和运行具有指导意义的结果。

2．1各主要部件静态导热数值模拟分析对于恒温器中传导漏热的主要部件，利用三维有限元模型分别对支撑结构、功率耦合器、束流管、氦输入输出接口在低温工作状态下的温度场分布及热负荷进行了模拟和分析。模拟分析采用的材料物性数据来源于文献［5－8］。

首先分析找出各部件计算中关心的目标，采用SOLIDWORKS软件对部件结构进行合理的简化建模，而后采用有限元分析软件AN-SYS进行数值模拟分析，分别得出各部件在稳定的运行状态下的温度分布的结果，进而根据模拟结果计算得出各温区下的热负荷。模拟分析得出的各部件稳态温度分布结果如图2所示，从温度分布结果可以确认各主要部件的热结构是合理的。

2．2辐射热负荷和其它静态漏热经验分析为了得到恒温器的总体热负荷，除了主要部件的导热负荷之外，还需要对辐射热负荷和其它热负荷进积0．08 mm2，均按照长度为1 m的铜导线估算，结果行计算。

(1)根据实际模型计算热辐射面积液氦池筒面积为2．027 m2;液氦池端面积为0.291×2=0．582 m2;液氮冷屏筒面积为2．900 m2;液氮冷屏端面积为