Bi系高温超导带失超传播特性的数值模拟

发布时间：2017-08-24 05:24

  本文关键词：Bi系高温超导带失超传播特性的数值模拟

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【摘要】：伴随着超导磁体在众多现代高新技术装置与工程中的大量应用,磁体结构的安全性越来越受到广泛的关注。超导磁体系统和装置的应用是处于超低温、大电流、强磁场等复杂环境下,超导结构在多场下的失超以及失超传播特性直接关系到其健康、安全、稳定运行与评估。本文首先对超导材料与结构失超问题的国内外研究现状进行了简要介绍,基于热传导方程对绝热条件下理想超导体的失超与传播速度进行了理论推导,讨论了HTS(高温超导材料)与LTS(低温超导材料)在失超机制和传播速度上存在差异的原因。其次,利用热电耦合模型,并考虑Bi-2223/Ag高温超导复合带材的热学、电学参数与温度的非线性依赖关系,开展了其在局部热诱发下的失超有限元模拟研究。获得了超导带材失超过程中的温度时间、空间分布,并讨论了传输电流、触发温度、工作温度等因素对超导体失超传播特性的影响。最后,通过将应变对临界电流的影响引入对高温超导带材Bi-2223/Ag失超分析中,建立了热-电-弹耦合模型,采用有限元数值方法模拟了超导复合带材的失超过程,得到了应变等参量随时间的变化曲线以及空间分布特征等,进一步分析讨论了应变等对失超传播过程与传播速度的影响。本文的研究以及结果可望对超导材料与磁体的设计和制造、超导体稳定性研究以及磁体装置的失超保护系统设计等具有一定指导意义和参考价值。
【关键词】：高温超导材料 失超传播 失超传播速度 数值模拟
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM26
【目录】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 超导体的临界参数9-10
• 1.3 超导体失超概述10-11
• 1.4 失超问题的研究现状11-15
• 1.4.1 实验方面研究现状11-12
• 1.4.2 数值模拟方面研究现状12-14
• 1.4.3 力学响应与临界电流的关系14-15
• 1.5 本论文研究的主要内容15-16
• 第二章 超导材料失超特征的理论研究16-22
• 2.1 理想超导体失超传播速度的推导16-20
• 2.2 HTS和LTS失超特征的差异20-22
• 第三章 高温超导带失超传播的热电耦合数值仿真22-37
• 3.1 有限元方法22-24
• 3.1.1 有限元方法概述22-23
• 3.1.2 热-电耦合模型23-24
• 3.2 失超的仿真过程24-26
• 3.3 材料参数与温度的依赖性26-30
• 3.3.1 材料的电阻26-27
• 3.3.2 材料的热导率27-28
• 3.3.3 材料的比热28-29
• 3.3.4 材料的热膨胀系数29-30
• 3.4 HTS失超的仿真结果30-36
• 3.4.1 HTS失超温度随时间、空间的分布特征30-31
• 3.4.2 载流与失超传播速度之间关系31-33
• 3.4.3 环境温度与失超传播速度的关系33-34
• 3.4.4 初始触发温度与失超传播速度的关系34-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 高温超导带失超传播的热电弹耦合数值仿真37-46
• 4.1 力学变形对超导失超的影响37-38
• 4.2 热-电-弹耦合模型38-40
• 4.3 HTS失超的仿真结果40-45
• 4.3.1 HTS失超应变随时间、空间的分布规律41-42
• 4.3.2 基于应变计算失超传播速度42-44
• 4.3.3 应变与失超传播速度的关系44-45
• 4.5 本章小结45-46
• 第五章 总结和展望46-48
• 5.1 主要结论46
• 5.2 研究展望46-48
• 参考文献48-53
• 致谢53

【共引文献】

中国博士学位论文全文数据库 前7条

1 张兴义;高温超导悬浮系统在不同条件下的电磁力实验研究[D];兰州大学;2008年

2 王知人;杆与板的磁弹性屈曲分岔和混沌分析[D];燕山大学;2006年

3 高志文;高温超导块材在电磁力作用下的断裂特性理论研究[D];兰州大学;2008年

4 杨阳;板壳的磁弹性与流体弹性问题的混沌运动分析[D];燕山大学;2010年

5 曾军;高温超导体断裂及磁致伸缩特性理论研究[D];兰州大学;2012年

6 关明智;低温超导磁体复杂环境下的力磁行为实验研究[D];兰州大学;2012年

7 李海涛;基于超导储能脉冲变压器的脉冲电源模式研究与系统设计[D];西南交通大学;2012年

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本文编号：729441