摘要：为明确冷压缩机整机温度场分布,寻求最优冷却设计参数,本文以理化所自主研制的冷压缩机为背景,对冷压缩机进行传热与温度场分布分析。基于流体力学与传热学基本理论建立了涵盖整个冷压缩机的物理模型进行仿真计算。在此基础上,通过CCD(中心组合设计)采样,结合最小二乘法构建系统温度场等各变量的二阶响应面近似模型。随后以向叶轮传热最小与转子焊缝处平均温度最高为优化目标,采用多目标遗传算法对整机冷却参数进行优化,探求最优Pareto解组合方案。研究结果表明:冷压缩机内部负压氦气流场复杂,转子散热能力较差,冷却参数对冷压机温度场分布影响较大。优化得到冷压缩机最优冷却参数,并发现铜热锚结构有较大优化空间,为以后冷压缩机设计加工提供必要依据。

摘要：冷压缩机作为液氦/超流氦低温制冷系统的核心部件之一,为了保证其运行的安全性和高效率,冷压缩机转子设计要能同时满足转子运行速度高、隔热效果好的要求,在转子设计时既要考虑转子动力学特性,又要考虑转子隔热效果。基于大型有限元分析软件ANSYS,分析了不同结构下的冷压缩机转子的临界转速,使设计额定转速工作在一阶弯曲临界转速以下,且留有一定裕量;为减小计算复杂程度,采用了热阻分析方法。将动力学仿真和热阻分析综合考虑,结果表明,通过在转子中设计局部中空薄壁结构并选择合适的尺寸,可得到优化的转子结构。

摘要：离心式冷压机是大型低温超流氦制冷系统的核心部件,其低温、负压环境以及高速条件使得轴承工作寿命受到挑战。高温超导磁悬浮轴承具有载重大、抗干扰性强、无需主动控制等优点,因此应用潜力巨大。针对磁悬浮力与转子动力学性能的综合考虑,提出了一种优化设计方法和悬浮载重比优化指标,基于ANSYS磁场有限元软件,设计并优化完成一款小型高速超导磁悬浮轴承,悬浮刚度达到5.21×10~5N/m。相关结果表明,通过合理优化,超导磁悬浮轴承具备足够的悬浮刚度,可以满足相关应用需求。

摘要：高温超导磁悬浮轴承具有运用于大型低温系统高速透平机械复杂工况的显著优点。针对磁通集中式排列的永磁转子结构,利用电磁场分析软件计算和分析了转子结构参数对轴承悬浮性能的影响,并以最大单位面积悬浮力为设计目标,结合转子动力学分析,得到了永磁转子的各项结构参数,为高速透平机械中运用超导磁悬浮轴承的转子结构设计和轴承制作,提供了一定的参考依据。