堆叠高温超导带材交流损耗特性的数值分析

发布时间：2022-12-05 01:29

　　高温超导体具有优异的电磁性能,在电力运输、强磁场科学和交通领域等方面表现出广阔的应用前景。超导体处于复杂电磁环境中产生的交流损耗是研发制备超导装置的重要问题之一。在超导体的工作环境中,产生的交流损耗会作为直接热源进入到整个超导装置中,不仅会加重冷却系统的负担,增加超导装置运行的成本,还会影响超导装置的稳定运行和安全性能。本文基于H方法有限元分析,分析了处于复杂电磁环境中堆叠高温超导带材的交流损耗特性。首先,基于H方法有限元分析,针对处于交变磁场环境中的堆叠高温超导带材,研究了高温超导带材堆叠层数、外加磁场角度对磁化强度和交流损耗的影响。数值结果表明:在高温超导带材只处于交变磁场环境中且其他条件不变时,随着堆叠带材层数的增加,高温超导带材的磁化曲线逐渐变小,同时,高温超导带材的交流损耗也呈现减小的趋势。当外加磁场与超导带材宽表面的夹角逐渐增大时,无论是单层带材还是六层带材,高温超导体的交流损耗都呈现出增大的趋势。其次,针对处于复杂电磁场环境中的堆叠高温超导带材,研究了同时施加电流和外加磁场对堆叠高温超导带材交流损耗的等效关系,以及复杂电磁环境对堆叠高温超导带材交流损耗的影响。研究结果表明... 

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 超导体的发展历程简介
        1.1.2 超导材料的分类
    1.2 研究现状
        1.2.1 高温超导体的研究现状和应用
        1.2.2 高温堆叠超导带材交流损耗的研究现状
    1.3 本文的主要工作
第二章 高温超导带材交流损耗的基本理论和数值分析
    2.1 Maxwell方程组和电磁本构方程
    2.2 交流损耗的基本理论
        2.2.1 交流损耗的产生机制
        2.2.2 交流损耗的基本计算方法
    2.3 高温超导体的E-J本构关系
        2.3.1 临界态Bean模型
        2.3.2 E-J幂指数模型
        2.3.3 临界态Kim模型
    2.4 基于H方法的交流损耗计算模型
        2.4.1 常用的计算电磁量的方法
        2.4.2 H方法有限元分析
    2.5 超导体的磁化强度
    2.6 本章小结
第三章 堆叠高温超导带材交流损耗特性的研究
    3.1 研究模型介绍
    3.2 数值模拟及结果分析
        3.2.1 不同堆叠层数对带材磁化强度的影响
        3.2.2 不同堆叠层数对交流损耗影响
    3.3 磁场与带材宽表面不同夹角对交流损耗的影响
        3.3.1 模型介绍
        3.3.2 磁场角度对交流损耗的影响
    3.4 本章小结
第四章 同时加载传输电流与交变磁场对交流损耗的影响
    4.1 研究模型介绍
    4.2 外加磁场和传输电流的等效关系
    4.3 数值模拟结果及分析
    4.4 本章小结
第五章 结论和展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]高温超导YBCO线圈交流损耗的频率特性[J]. 刘良峰,方进,吕刚,陈丽,丘明,诸嘉慧,魏斌,张宏杰,陈盼盼.  低温与超导. 2013(06)
[2]超导材料研制及其舰船和风电应用最新进展[J]. 陈宏,谢述锋,程德彬.  材料开发与应用. 2012(02)
[3]高温超导材料与技术的发展及应用[J]. 金建勋,郑陆海.  电子科技大学学报. 2006(S1)
[4]Ba-Y-Cu氧化物液氮温区的超导电性[J]. 赵忠贤,陈立泉,杨乾声,黄玉珍,陈赓华,唐汝明,刘贵荣,崔长庚,陈烈,王连忠,郭树权,李山林,毕建清.  科学通报. 1987(06)

博士论文
[1]超导材料及其电磁结构中若干电—磁—力基本特性的定量研究[D]. 夏劲.兰州大学 2016
[2]超导材料的临界性能、交流损耗以及力学特性的理论研究[D]. 何安.兰州大学 2016
[3]高温超导块材在电磁力作用下的断裂特性理论研究[D]. 高志文.兰州大学 2008
[4]高温超导带材及线圈的交流损耗[D]. 张国民.中国科学院研究生院（电工研究所） 2003



本文编号：3709394