University of Oulu

Lineaarikiihdyttimen lämpö- ja värähtelysimulaatio

Saved in:
Author: Berg, Henri1
Organizations: 1University of Oulu, Faculty of Technology, Mechanical Engineering
Format: ebook
Version: published version
Access: open
Online Access: PDF Full Text (PDF, 1.1 MB)
Pages: 34
Persistent link: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202006192602
Language: Finnish
Published: Oulu : H. Berg, 2020
Publish Date: 2020-06-26
Thesis type: Bachelor's thesis
Description:

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.

Thermal and vibration simulation of a linear accelerator

Abstract

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.

see all

Subjects:
Copyright information: © Henri Berg, 2020. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.