混合磁体内插式无绝缘高温超导线圈的多场及力学行为研究

发布时间：2024-01-30 00:05

　　高强磁场的大型磁体是许多高新技术应用领域的核心与基础装置,在诸如材料科学、粒子物理、医学成像、新能源、新交通等领域有着广泛而重要的应用前景。高温超导材料为25 T以上的高场超导磁体以及更高场强的混合磁体的实现提供了可能,而无绝缘线圈技术进一步提升了高温超导线圈的热稳定性,为高温超导磁体的失超保护难题提供了一种有效解决途径。然而,混合磁体结构复杂,超导线圈的电磁学特性以及力学状态由于内、外线圈的相互影响也变得极为复杂,磁体结构易发生较大变形甚至多场下的破坏,成为高场磁体设计、制备和运行中的重要基础课题,需要精确力学分析以及多场角度下的综合分析来提高混合磁体结构的稳定性与安全性。围绕在混合磁体真实工况下的内插式高温超导线圈的多场行为特征,以及力学问题,本文通过建立数值模型以及运用定量分析方法,开展了内插式无绝缘高温超导线圈运行环境下的多物理场耦合作用下的力学行为模拟研究。首先,通过混合磁体的电路和磁场分析以及无绝缘线圈的热学及力学分析,我们建立起了内插式无绝缘高温超导线圈的电-磁-热多场耦合及力学模型,为数值仿真研究提供了理论基础。其次,忽略温度场的影响,我们开展了无绝缘高温超导线圈的力学...

【文章页数】：66 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 第二代高温超导材料及应用
        1.1.2 高温超导磁体的发展
    1.2 研究现状
        1.2.1 高温无绝缘线圈的出现
        1.2.2 无绝缘线圈在运行过程中的多场及力学行为
    1.3 本文主要内容
第二章 混合磁体内插无绝缘线圈的轴对称电-磁-热及力学模型
    2.1 多物理场分析的基本理论模型
        2.1.1 混合磁体的等效电路模型
        2.1.2 混合磁体轴对称磁场模型
        2.1.3 无绝缘线圈的轴对称传导模型
        2.1.4 无绝缘线圈的轴对称力学模型
    2.2 本章小结
第三章 内插式无绝缘线圈在电-磁场下的力学行为分析
    3.1 数值计算流程及基本模型参数
        3.1.1 混合磁体的几何结构及相关参数
        3.1.2 内插线圈的电感矩阵计算
        3.1.3 物理场耦合关系及数值计算流程
    3.2 数值仿真结果与讨论
        3.2.1 模型与结果验证
        3.2.2 外部线圈充放电过程中无绝缘内插单饼线圈的电磁响应
        3.2.3 外部线圈充放电过程中无绝缘内插单饼线圈的力学响应
        3.2.4 相关参数及边界条件讨论
    3.3 本章小结
第四章 内插式无绝缘线圈电-磁-热多场下的力学行为分析
    4.1 数值计算流程及基本模型参数
        4.1.1 混合磁体的几何结构及相关参数
        4.1.2 物理场耦合关系及数值计算流程
    4.2 数值仿真结果与讨论
        4.2.1 无绝缘线圈多场模型功能性的验证算例
        4.2.2 外磁体充放电过程中无绝缘内插线圈的多场响应
        4.2.3 含缺陷的无绝缘线圈的稳定性分析
    4.3 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 研究展望
参考文献
在学期间的研究成果
致谢



本文编号：3889103