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1/2モデル. 4K. ローマ大学ミラーの温度解析. Φ1mm Cu wire. Φ350mm長さ100mmのSi製のミラー ミラーにはΦ35mmのガウシアンビームがあたり 透過時に0.1W反射時に0.9Wの 計1Wの熱が加わる Φ1mm Cu wire4本で吊り、Wireの先を4Kで 冷やす 熱伝導のみでの解析. ミラー中心に 直径35mmの ビームがあたる. 0.6m. Cu、Siの物性は メールでいただいたものを使用. Siミラー. 0.1m. 0.05m. Φ0.35mm. ミラーに加わる熱量. ビーム透過時 ｆ (W/m^3)
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1/2モデル 4K ローマ大学ミラーの温度解析 Φ1mm Cu wire Φ350mm長さ100mmのSi製のミラー ミラーにはΦ35mmのガウシアンビームがあたり 透過時に0.1W反射時に0.9Wの 計1Wの熱が加わる Φ1mm Cu wire4本で吊り、Wireの先を4Kで 冷やす 熱伝導のみでの解析 ミラー中心に 直径35mmの ビームがあたる 0.6m Cu、Siの物性は メールでいただいたものを使用 Siミラー 0.1m 0.05m Φ0.35mm
ミラーに加わる熱量 ビーム透過時 ｆ (W/m^3) 0.1m～0.1W ビーム反射時 0.9*ｆ(W/m^2) トータル0.9W f ビーム強度分布 P=1 w=0.035 y=0
ビームON後200secまで 時系列解析 200sec 温度変化 ミラー反射面中心 200secで13.8Kに上昇している がまだ定常状態には達していない これは資料にある ～60secで～7.2Kを再現できていない 200sec ミラー中心と外縁部の 温度差は～0.01K
定常状態 温度 MAX15.1K dT=11.1K
ミラーの温度が一様だと仮定し、Cu Wireでのみ温度勾配が生じるとしてミラーの温度が一様だと仮定し、Cu Wireでのみ温度勾配が生じるとして 手計算でミラーの温度を求めてみる 一次元の熱伝導方程式より q=-κA（dT/dx） q:単位時間熱移動量 κ:熱伝導率 A:ワイヤ断面積 q=1W κ=15600W/mK (Cu：15K) A=0.0005^2*π*4 Φ1mm*4本 を代入すると dT/dx=20.4K/m 0.6mで12.2Kの温度上昇となり ミラーの温度は12.2+4=16.2K 定常状態の解析結果15.1Kに 近い値となったので この解析結果が大きく間違っているとは 思えない Cuの熱伝導率の温度依存性 (提供されたデータ)
300K→4K冷却時間の時系列解析 ローマ大学のミラーにレーザーを当てた時の温度解析に使用したのと 同じモデルを使い300K→4Kの冷却時間を計算した 4K 熱リンク要素に変更 要素を簡略化 半円状の溝と ワイヤーがミラーに かかっている部分 を省略 300K 時刻0でワイヤー先端面を4K ミラーとワイヤーを300Kにセットしたとき 時間とともにミラーが冷却されていく様子を 計算した 非線形の解析なので計算時間がかかる→ 簡略化して要素数を40％に減らして計算 1ステップ計算時間1/4 100万secの計算時間4日
1000sec Temp_3 (0.0.175,0) Temp_6 ワイヤー結合部 (0.175,0,0.025) Temp_2 (0,0,0) Temp_5 (0.175,0,0) 1000secまで ミラー中心表面(Temp_2) 約84万sec(約10日)後に4Kになった 803k~843ksec
