光電倍增管（PMT）是中微子探測試驗的核心部件,是由玻璃材料制成的內(nèi)部真空的薄殼結(jié)構(gòu),排列在深水中工作,承受高靜水壓力。若一只PMT意外被壓潰,高壓水流向中心匯聚相撞而發(fā)生內(nèi)爆,產(chǎn)生內(nèi)爆沖擊波,會引起周圍PMT發(fā)生連鎖爆炸,即殉爆。針對深水中工作的PMT會發(fā)生殉爆的問題,結(jié)合實際工程需求,以江門中微子試驗站中所用的PMT為研究對象,探究了橢球形PMT內(nèi)爆沖擊波特性,改進并制造了PMT殉爆防護裝置,校核了PMT安裝模塊的強度,驗證了防護裝置殉爆防護的有效性。為中微子試驗站中所用的PMT提供了一種殉爆防護方法。首先,結(jié)合國內(nèi)外內(nèi)爆、殉爆研究現(xiàn)狀,詳細分析了江門中微子試驗站所用PMT殉爆防護的現(xiàn)狀及存在的問題。介紹了Abaqus軟件中歐拉-拉格朗日耦合（CEL）算法模擬水下內(nèi)爆的仿真方法,開展了裸PMT內(nèi)爆試驗用于驗證內(nèi)爆仿真方法的準確性。在此基礎(chǔ)之上,通過數(shù)值模擬的方法研究了橢球形內(nèi)爆特性,得到了橢球形內(nèi)爆發(fā)生過程、各方向內(nèi)爆沖擊波分布及傳播規(guī)律、橢球形內(nèi)爆沖擊波強度隨長、短徑比的變化規(guī)律。其次,改進了PMT殉爆防護裝置上、下保護罩的結(jié)構(gòu)及連接方式,利用有限元仿真的方法進行了防護裝置的穩(wěn)定... 

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 內(nèi)爆理論研究現(xiàn)狀
        1.2.2 內(nèi)爆試驗與仿真研究現(xiàn)狀
        1.2.3 殉爆防護研究現(xiàn)狀
    1.3 PMT殉爆防護存在的問題
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
        1.4.1 研究目標
        1.4.2 研究內(nèi)容及思路
        1.4.3 課題創(chuàng)新點
第2章 PMT內(nèi)爆數(shù)值仿真方法
    2.1 引言
    2.2 Abaqus軟件概述
    2.3 歐拉-拉格朗日耦合分析(CEL)理論簡介
        2.3.1 模型與邊界條件
        2.3.2 歐拉體積分數(shù)
        2.3.3 接觸設(shè)置
        2.3.4 材料泄露
        2.3.5 輸出
    2.4 數(shù)值求解方法
        2.4.1 Abaqus水動力學本構(gòu)模型
        2.4.2 顯式求解算法
    2.5 本章小結(jié)
第3章 PMT內(nèi)爆特性研究
    3.1 引言
    3.2 PMT內(nèi)爆試驗
        3.2.1 試驗概況
        3.2.2 試驗結(jié)果分析
    3.3 PMT內(nèi)爆數(shù)值模擬
        3.3.1 內(nèi)爆數(shù)值模型的建立
        3.3.2 試驗與仿真結(jié)果對比分析
    3.4 橢球形內(nèi)爆特性研究
        3.4.1 橢球形內(nèi)爆簡化模型
        3.4.2 扁橢球內(nèi)爆特性分析
        3.4.3 長橢球內(nèi)爆特性分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 PMT殉爆防護裝置研究
    4.1 引言
    4.2 PMT殉爆防護裝置結(jié)構(gòu)改進設(shè)計
        4.2.1 防護裝置的結(jié)構(gòu)與指標
        4.2.2 上保護罩改進
        4.2.3 下保護罩改進
        4.2.4 連接裝置改進
    4.3 PMT殉爆防護裝置校核
        4.3.1 防護裝置的強度校核
        4.3.2 防護裝置的穩(wěn)定性校核
    4.4 防護裝置的殉爆防護試驗
        4.4.1 試驗方案
        4.4.2 防護裝置內(nèi)爆特性分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 PMT安裝模塊強度研究
    5.1 引言
    5.2 PMT安裝模塊數(shù)值模擬校核
        5.2.1 安裝模塊仿真模型
        5.2.2 安裝模塊簡化載荷
        5.2.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析
    5.3 PMT安裝模塊試驗校核
        5.3.1 試驗方案
        5.3.2 測點布置
        5.3.3 試驗數(shù)據(jù)分析
    5.4 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 研究展望
參考文獻
在校研究成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[5]打開通往新物理世界的大門——“江門中微子實驗”先導科技專項及進展[J]. 中國科學院"江門中微子實驗"戰(zhàn)略性先導科技專項研究團隊.  中國科學院院刊. 2015(05)
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碩士論文
[1]光電倍增管內(nèi)爆防護裝置設(shè)計與試驗[D]. 蔣永博.沈陽工業(yè)大學 2017
[2]江門中微子探測器結(jié)構(gòu)選型分析與節(jié)點承載性能研究[D]. 周燕.重慶大學 2014
[3]深水海底管道鋪設(shè)的非對稱屈曲及失穩(wěn)機理研究[D]. 鄧歡.浙江大學 2011



本文編號：3662275