聚变堆偏滤器拓扑优化设计与稳态热分析

摘要：

为了提高聚变堆偏滤器的冷却能力,以满足其高温服役性能需求,基于一体化增材制造技术,以换热量最大为设计目标,采用变密度法对偏滤器中的W/Cu模块进行拓扑优化设计和模型重构,并采用大型商用仿真软件对拓扑优化后的W/Cu模块进行有限元数值模拟及温度场、应力场计算.结果表明,在10 MW/m2稳态热流密度条件下,拓扑优化后W/Cu模块的最高温度降低了108.5℃,仅为512.3℃;W/Cu模块界面处的最大热应力下降了264.2 MPa,仅为486.5 MPa,说明应力分布得到明显改善;W/Cu模块的总变形和弹性应变均大幅减小.该拓扑优化结构的应用可大大提升聚变堆偏滤器实现低成本、高效率、高可靠性的一体化增材制造的可行性.

关键词：聚变堆、偏滤器、增材制造、W/Cu模块、拓扑优化、稳态热分析

所属期刊栏目：30

分类号：TL62+6(受控热核反应（聚变反应理论及实验装置）)

资助基金：国家重大研发计划;国家重大研发计划;国家重大研发计划;国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;高等学校学科创新引智计划111计划

在线出版日期：2023-11-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：601-607