Lineaarikiihdyttimen lämpö- ja värähtelysimulaatio
Berg, Henri (2020-06-18)
Berg, Henri
H. Berg
18.06.2020
© 2020 Henri Berg. Tämä Kohde on tekijänoikeuden ja/tai lähioikeuksien suojaama. Voit käyttää Kohdetta käyttöösi sovellettavan tekijänoikeutta ja lähioikeuksia koskevan lainsäädännön sallimilla tavoilla. Muunlaista käyttöä varten tarvitset oikeudenhaltijoiden luvan.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202006192602
https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202006192602
Tiivistelmä
Tässä työssä kuvataan CERN instituutin toimintaa yleisesti, sekä käsitellään prototyyppivaiheessa olevan kompaktin lineaarikiihdyttimen ominaisuuksia. Työssä tarkastellaan myös lineaarikiihdyttimen moduulista tehtyä kaksiosaista simulaatiota, jossa pyrittiin selvittämään moduulin ominaisvärähtelytaajuudet ja eri jäähdytysratkaisujen vaikutuksia rakenteen lämpölaajenemiseen. Simulaatio suoritettiin Ansys 2019 R1 ohjelmalla Static Structural, Modal ja Static-State Thermal -ympäristöjä käyttäen. Tutkimuksessa havaittiin lineaarikiihdyttimen moduulin värähtelevän ongelmalliseksi tulkitulla 20–55 Hz alueella. Värähtelytavan perusteella voidaan päätellä, että etenkin kiihdyttimen asemointi- ja säätöjärjestelmiin tulee tehdä muutoksia ominaisvärähtelytaajuuksien muuttamiseksi. Kiihdyttimen jäähdytyskierron jakaminen kahteen tai neljään erilliseen kiertoon todettiin hyödylliseksi lämpölaajenemisen aiheuttamien muodonmuutosten hillitsemiseksi. Tulokset viitoittavat tietä lineaarikiihdyttimen jatkokehitykselle, jotta se saavuttaisi sille asetetut tavoitteet. This thesis covers overall functions of the CERN institute as well as features of the prototype of compact linear collider. This paper also examines a two-part simulation, which aimed to solve the modal vibration frequencies of the linear collider module and the effectiveness of different cooling solutions to the thermal expansion. Simulation was conducted with Ansys 2019 R1 software in Static Structural, Modal and Steady-State Thermal environments. The study showed that the module vibrates in a range of 20–55 Hz, which is deemed problematical. Based on the fashion of the vibration the positioning and tuning system of the accelerator needs further development in order to raise the modal frequencies into a more favourable range. The study also shows that dividing the cooling into two or four separate loops is beneficial for limiting the thermal expansion in the structure. The results help to guide the way of future development of the linear collider in so that it can meet the requirements set for it.
Kokoelmat
- Avoin saatavuus [32026]