ITER校正场线圈试验件VARTM工艺模拟.pdf

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1、第42卷，第9期工程塑料应用v01·42，N。9492014年9月ENG1NEER1NGPLASTICSAPPLICATIoNSep．2014。doi：lO．3969／j．issn．1001—3539．2014．09．012ITER校正场线圈试验件VARTM工艺模拟李居平，吴杰峰，俞小伍(中国科学院等离子体物理研究所，合肥230031)摘要：对国际热核实验反应堆(ITER)校正场线圈试验件的真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺进行了模拟，分析了注射口位置、数量对充模过程的影响。结果表明，最优的

2、注射位置在两匝导体之间；随注射口数量增加，充模时间近似呈指数衰减。对试验件实际浇注过程进行了模拟，通过流动前沿确定了溢料口位置。根据模拟的注射口和溢料口位置设计模具，进行浇注试验。计算充模时间6290S与实际时间6600S接近，试验件固化后无干斑缺陷。VARTM工艺模拟可为校正场线圈提供制造方案及工艺优化。关键词：复合材料；校正场线圈：VARTM；数值模拟中图分类号：TB332文献标识码：A文章编号：1001．3539(2014)09．0049—03VARTMSimulationforMocl【

3、．upofITERCorrectionCoilLiJuping，WuJiefeng，YuXiaowu(InstituteofPlasmaPhysicsChineseAcademyofSciences，Hefei230031，China)Abstract：Thenumericalanalysisandtheexperimentalinvestigationforthemock—upofinternationalthermonuclearexperimentalreactor(ITER)correc

4、tioncoilpiecesinthevacuumassistedresintransfermolding(VARTM)processwassimulated．Theefectsofthelocationsandnumberofgatesonmold-fillingprocesswerestudied．Theresultsshowthattheoptimizedlocationsofgatesarebetweenthetwotums．Fillingtimehadexponentialdecrea

5、sewiththeincreaseofthenumberofgates．Thelocationsofventsarebasedontheflowfrontofresin，andthemoldisdesignedaccordingtothose．Theactualfillingtime(6600s)isclosedtothecalculatedtime(6290s)．Therearenodryspotsinthemock·up．TheVARTMsimulationisprovedusefulins

6、trategydesignandprocessoptimizationforcorrectioncoil．Keywords：composite；correctioncoil；VARTM；numericalsimulation国际热核实验反应堆校正场线圈由6个Top式中：，流体速度；线圈(TCC)，6个Bottom线圈(BCC)和6个side——树脂黏度；线圈(scc)组成。线圈由超导线缆绕制而成，线缆渗透率张量；外侧为由环氧树脂／玻璃纤维复合材料组成的绝缘P_压力。层。绝缘层的制造工艺对线圈的稳

7、定运行至关重要。薄壳型构件忽略厚度方向的流动，仅在面内求真空辅助树脂传递模塑(VARTM)作为一种先进的解，Darcy定律变为二维形式：复合材料液体模塑成型工艺，是制造复杂结构大型K~lfaP／构件的理想工艺[1-2]，适用于校正场线圈的制造。通a9x，)㈤对于不可压缩流体，其连续性方程为：过对VARTM过程的数值模拟，可优化工艺设计，提高效率、减少缺陷[34]o以BCC试验件为对象，进行avx+‘票av+。萼az：0(3)了工艺模拟与工艺试验。2工艺模拟1数学模型2．1模型及参数Darcy定律

8、可描述多孑L介质中树脂的流动行BCC为环扇形线圈，圆心角60。，长约7m，宽为。流速与压力梯度呈线性关系，可表示为：ITER计划专项(2008GB101000)，国家自然科学基金项目(51107138)古隆K(1)联系人：李居平，博士，主要从事树脂传递模塑工艺研究收稿日期：2014—06一l850【程塑料应用2叭4年，第42卷，第9期约2m。真实线圈南4X8匝导体组成。试验件底充满，底层流动前沿滞后，易产生干斑。点充模部为4×2匝导体，导体上放置填充物，模拟整个线虽然时间比点略长，但树脂填充均匀