上海光源前端高热负载挡光器的结构设计与优化

摘要

为了有效处理上海光源前端挡光器接收的高热负载,研究了挡光器的结构设计及其优化方法.选用高导热性、高强度的GlidCop AL-15制造挡光器吸收体,采用直接水冷和掠入射结构提高其热缓释能力.以对流换热系数和压力降为评价指标,选用佩图克方程和达尔西-韦斯巴赫方程优化冷却水路,通过热分析得到了不同参数下挡光器的温度和热应力分析结果,从而确定了挡光器的结构设计优化参数.优化后挡光器的水路直径为6 mm,水路到光照面的距离为9 mm,光照面接线处圆角≥2 mm,且水路与光束方向基本平行.与初始结构相比,优化后挡光器的最高整体温度和最高冷却壁温度分别下降约8％和1/4,最大等效应力降低了1/2左右,完全满足上海光源前端部件的设计要求.目前,应用优化参数设计的挡光器已应用于上海光源实际工程中.