Heat transfer simulation of the MPD-TOF detector

Maciej Marek Czarnynoga

Abstract

The goal of this engineering thesis is the simulation of the heat transfer inside the MPDTOF (Time of Flight) detector. This detector is the part of the particles identification system in MPD (Multi-Purpose Detector). MPD is the element of the NICA Megaproject (Nuclotron-based Ion Collider fAсility), which is under construction at JINR (Joint Institute for Nuclear Research) in Dubna (Russia). After completion of the project, the complex will be able to study the heavy ion collisions, hadron therapy and biomedical researchers. During the work CFD (Computational Fluid Dynamics) analysis was done. Analysis includes the study of overheat risk, how environment conditions influence the detector and also how the gas distribution system is working. One of the purposes of this analysis is to studying the gradient of the temperature inside the device. Also it was checked how FEM (Finite Element Method) mesh density affects the final results of the simulation. Based on the analysis, no overheating of the electronic was found, existence of the gradient of the temperature is proven. Some imperfections of the gas distribution system were found.
Diploma typeEngineer's / Bachelor of Science
Diploma typeEngineer's thesis
Author Maciej Marek Czarnynoga (FP)
Maciej Marek Czarnynoga,,
- Faculty of Physics
Title in PolishSymulacje przepływu ciepła dla detektora MPD-TOF
Supervisor Krystian Rosłon (FP / NPD)
Krystian Rosłon,,
- Nuclear Physics Division

Adam Kisiel (FP / NPD)
Adam Kisiel,,
- Nuclear Physics Division

Certifying unitFaculty of Physics (FP)
Affiliation unitNuclear Physics Division (FP / NPD)
Study subject / specializationFizyka Techniczna
Languagepl polski
StatusFinished
Defense Date31-05-2019
Issue date (year)2019
Reviewers Krystian Rosłon (FP / NPD)
Krystian Rosłon,,
- Nuclear Physics Division
, Dariusz Tefelski (FP / NPD)
Dariusz Tefelski,,
- Nuclear Physics Division
Keywords in PolishNICA, MPD, MPD-TOF, przepływ ciepła, CFD
Keywords in EnglishNICA, MPD, MPD-TOF, heat transfer, CFD
Abstract in PolishCelem pracy jest przeprowadzenie symulacji przepływu ciepła wewnątrz detektora MPD-TOF (Time of Flight). Detektor ten jest jednym z głównych elementów systemu identyfikacji cząstek w Multidetektorze MPD (Multi-Purpose Detector). MPD jest częścią megaprojektu NICA (Nuclotron based Ion Collider fAсility), realizowanego w ZIBJ (Zjednoczonym Instytucie Badań Jądrowych) w Dubnej (Rosja). Po ukończeniu, kompleks ten będzie pozwalał na prowadzenia badan w zakresie fizyki zderzeń ciężkich jonów, biomedycyny oraz terapii hadronowych. W ramach pracy przeprowadzono analizę przepływu ciepła wewnątrz detektora z wykorzystaniem metody CFD (Computational Fluid Dynamics). Zbadane zostało ryzyko przegrzania elektroniki wewnątrz detektora oraz wpływ warunków zewnętrznych na warunki pracy urządzenia. Ponadto dokonano również oceny działania systemu dystrybucji gazu wewnątrz modułu detektora oraz zbadano gradient temperatury powstający wewnątrz urządzenia. Sprawdzony został również wpływ gęstości siatki MES (Metoda Elementów Skończonych) na wyniki końcowe symulacji. Na podstawie przeprowadzonych analiz nie stwierdzono możliwości wystąpienia przegrzania elektroniki. Stwierdzono jednak występowanie gradientu temperatury wewnątrz czynnej części detektora MPD-TOF. Zaobserwowane zostały również pewne niedoskonałości systemu dystrybucji gazu, które wymagają dalszej analizy. W pracy przedstawiony jest także megaprojekt NICA oraz podstawowe informacje z zakresu fizyki zderzeń ciężkich jonów.
File
270034_inz.pdf 3.68 MB
Local fieldsIdentyfikator pracy APD: 34282

Get link to the record

Back