Transcript ミーティング資料

ミーティング資料
2009/Apr/6 (Mon)
森田
径方向分割コアRCS空洞の寸法入り図
産総研（ターボマシングループ）訪問
• エポキシは長期使用に向かない。テフロン、
セラミック系樹脂が良い。
• よどみを減らすために入口と出口を複数にす
ると良い。
• 入口にワイヤーを張ると良い。
• 乱流は可視化実験で確かめられる。
• アクリル製流路をもらった。
• PIVを使わせてもらえる。
現行RCSコア
現行MRコア
0.8mmカットRCSコア
の熱応力計算
RCSコアの計算はショート板側のコア（一番発熱が大きい）に対するものである。
コアの物性値計算
6
6
a  2  10 [ m ], b  18  10 [ m ]
a
 
b
線熱膨張係数
a  b
( a  b )( T e  T s )

a
ab
6
e 
b
ab
F
6
 e  60  10 [/ K ],  F  10 . 6  10 [/ K ]
より、
h
6
  16  10 [/ K ]
縦弾性係数（ヤング率）
E 
1
E
FINEMET
エポキシ
e 
a
a (T e  T s )

a
Ee 


e
a
F 
EF
b




a
ab
a  b
1
a  b Ee

 より、
b
1
a  b EF
E e  3 . 2  10 [ Pa ], E F  200  10 [ Pa ]
9
線熱膨張係数
より、
b (T e  T s )
9
E  28  10 [ Pa ]

b



F
 b 縦弾性係数（ヤング率）
9
物性値
応力計算
割線線膨張率[10-6/K]
エポキシ層：60
FRP径方向：23
FRPその他方向：7
コア：16
ヤング率[MPa]
エポキシ層：3.2×103
FRP：7.8×103
コア：28×103
ポアソン比
エポキシ層：0.34
FRP：0.32
コア：0.32
熱計算
熱伝導率[W/m/K]
コア径方向：0.6
コアその他方向：7.1
エポキシ層：0.2
FRP径方向：0.4
FRPその他方向：0.8
FRPのヤング率は
径方向：7.6×103
その他方向：8.0×103
ほぼ等しいので等方的と
考えて平均の値
7.8×103
を使う。
FRPのポアソン比も
径方向：0.319
その他方向：0.313
ほぼ等しいので等方的と
考えて平均の値
0.316=0.32
を使う。
エポキシ層の厚みは0.3mm
参照温度（応力ゼロの温度）は30度
エポキシとFRPの物性値は
プラスチック基複合材料を知る事典
（アグネ）
を参考にした。
コアのポアソン比は
他の金属材料と同等と
考えて0.32を使う。
現行RCSコア
[m]
発熱
量
[W/
m3]
0.189
0.1935
0.198
0.2025
0.207
0.2115
0.216
0.2205
0.225
0.2295
0.234
0.2385
0.243
0.2475
0.252
1070000 1070000 1070000 1070000 1060000 1050000 1020000 1000000 977000 950000 920000 887000 848000 810000 777000
[m]
0.2565
発熱
量
[W/
m3]
746000 718000 689000 664000 642000 623000 604000 586000 571000 555000 539000 522000 508000 493000 479000
[m]
0.324
0.261
0.3285
0.2655
0.333
0.27
0.3375
0.2745
0.342
0.279
0.3465
0.2835
0.351
0.288
0.3555
0.2925
0.36
0.297
0.3645
0.3015
0.369
0.306
0.3735
0.3105
0.378
0.315
0.3825
0.3195
0.387
発熱
量
[W/
m3]
465000 452000 439000 426000 415000 405000 394000 384000 375000 368000 366000 360000 353000 345000 336000
[m]
0.3915
発熱
量
[W/
m3]
0.396
0.4005
0.405
0.4095
0.414
0.4185
0.423
ショート板側コアの径方向発熱分布
326000 315000 302000 287000 270000 251000 227000 201000
現行RCSコア
X-component of stress
温度分布
この面に熱伝達係数500[W/m2/K], 30℃
177.5
425
35.6℃
-12.2MPa
115℃
Y
X
-12.2MPa
拡大
18.5MPa
18.5MPa
現行RCSコア
Y-component of stress
温度分布
この面に熱伝達係数500[W/m2/K], 30℃
177.5
425
35.6℃
-8.10MPa
115℃
Y
X
-8.10MPa
拡大
5.89MPa
5.89MPa
現行RCSコア
Z-component of stress
温度分布
この面に熱伝達係数500[W/m2/K], 30℃
177.5
425
35.6℃
-27.5MPa
115℃
Y
X
-27.5MPa
拡大
8.87MPa
8.87MPa
現行RCSコア
XY shear stress
温度分布
この面に熱伝達係数500[W/m2/K], 30℃
177.5
425
35.6℃
-1.65MPa
115℃
Y
X
-1.65MPa
拡大
4.41MPa
4.41MPa
現行MRコア
カット幅10mmでは磁場分布が一様になるので
発熱も一様（7.5×105 [W/m3]）とした。コア1枚当たり
12kWの発熱として考えている。
現行MRコア
X-component of stress
温度分布
この面に熱伝達係数500[W/m2/K], 30℃
112.5
400
34.0℃
-9.56MPa
92.1℃
-9.56MPa
拡大
13.7MPa
13.7MPa
現行MRコア
Y-component of stress
温度分布
この面に熱伝達係数500[W/m2/K], 30℃
112.5
400
34.0℃
-5.88MPa
92.1℃
-5.88MPa
拡大
4.65MPa
4.65MPa
現行MRコア
Z-component of stress
温度分布
この面に熱伝達係数500[W/m2/K], 30℃
112.5
400
34.0℃
-9.48MPa
92.1℃
-9.48MPa
拡大
15.2MPa
15.2MPa
現行MRコア
XY shear stress
温度分布
この面に熱伝達係数500[W/m2/K], 30℃
112.5
400
34.0℃
92.1℃
-1.72MPa
-1.72MPa
-1.72MPa
拡大
4.06MPa
4.06MPa
4.06MPa
0.8mmGap RCSコア
[m]
0.189
0.1935
0.198
0.2025
0.207
0.2115
0.216
0.2205
0.225
0.2295
0.234
0.2385
0.243
0.2475
0.252
発熱
量
[W/
m3]
646000 659000 666000 676000 652000 632000 617000 606000 599000 592000 585000 577000 568000 558000 549000
[m]
0.2565
発熱
量
[W/
m3]
540000 532000 525000 517000 510000 503000 496000 488000 481000 474000 467000 461000 455000 450000 445000
[m]
0.324
0.261
0.3285
0.2655
0.333
0.27
0.3375
0.2745
0.342
0.279
0.3465
0.2835
0.351
0.288
0.3555
0.2925
0.36
0.297
0.3645
0.3015
0.369
0.306
0.3735
0.3105
0.378
0.315
0.3825
0.3195
0.387
発熱
量
[W/
m3]
441000 437000 434000 430000 427000 423000 418000 414000 409000 404000 400000 395000 391000 386000 381000
[m]
0.3915
発熱
量
[W/
m3]
0.396
0.4005
0.405
0.4095
0.414
0.4185
0.423
ショート板側コアの径方向発熱分布
378000 376000 379000 387000 403000 373000 324000 264000
0.8mmGap RCSコア
温度分布
X-component of stress
この面に熱伝達係数500[W/m2/K], 30℃
177.5
425
33.5℃
82.7℃
-7.45MPa
-7.45MPa
拡大
11.6MPa
11.6MPa
0.8mmGap RCSコア
温度分布
Y-component of stress
この面に熱伝達係数500[W/m2/K], 30℃
177.5
425
33.5℃
82.7℃
-5.04MPa
-5.04MPa
拡大
3.66MPa
3.66MPa
0.8mmGap RCSコア
温度分布
Z-component of stress
この面に熱伝達係数500[W/m2/K], 30℃
177.5
425
33.5℃
82.7℃
-12.9MPa
-12.9MPa
拡大
6.47MPa
6.47MPa
0.8mmGap RCSコア
温度分布
XY shear stress
この面に熱伝達係数500[W/m2/K], 30℃
177.5
425
33.5℃
82.7℃
-1.03MPa
-1.03MPa
拡大
2.74MPa
2.74MPa