高溫超導(dǎo)環(huán)型磁體電磁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、隨著高溫超導(dǎo)導(dǎo)線性能的不斷提升,高溫超導(dǎo)磁體的研發(fā)工作也在穩(wěn)步進(jìn)行。高溫超導(dǎo)環(huán)型磁體是高溫超導(dǎo)磁體的一種結(jié)構(gòu)形式,它最重要和最有前景的應(yīng)用場(chǎng)合是高溫超導(dǎo)環(huán)型磁儲(chǔ)能(SMES)磁體和高溫超導(dǎo)托卡馬克(Tokamak)環(huán)向場(chǎng)磁體(TFcoil)。本文基于電磁場(chǎng)和彈性力學(xué)理論,對(duì)這兩種磁體進(jìn)行了電磁和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究,主要完成了以下工作:
　　(1)提出了高溫超導(dǎo)環(huán)型磁體電磁結(jié)構(gòu)綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,這種方法同樣適用于其它類型高溫超導(dǎo)磁體電

2、磁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì);
　　(2)采用遺傳算法和有限元法相結(jié)合的方法,完成了高溫超導(dǎo)環(huán)型SMES磁體的電磁優(yōu)化設(shè)計(jì),在超導(dǎo)導(dǎo)線總用線量一定的情況下,尋找了儲(chǔ)能量最大的環(huán)型磁體的結(jié)構(gòu)參數(shù),總結(jié)出了環(huán)型磁體結(jié)構(gòu)參數(shù)與儲(chǔ)能量之間關(guān)系的規(guī)律,分析了環(huán)型磁體漏磁場(chǎng)對(duì)周圍電磁環(huán)境的影響范圍,為環(huán)型磁體周圍電磁安全評(píng)估提供了參考,分析了單元線圈的電磁力情況,為磁體支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ);
　　(3)采用ANSYS有限元軟件電磁結(jié)構(gòu)順序耦合的研究

3、方法,完成了高溫超導(dǎo)環(huán)型SMES磁體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)了適合于高溫超導(dǎo)環(huán)型SMES磁體的支撐結(jié)構(gòu);根據(jù)在實(shí)際設(shè)計(jì)中遇到的高溫超導(dǎo)導(dǎo)線機(jī)械性能不足的問題,提出有必要制造機(jī)械強(qiáng)度更高的高溫超導(dǎo)導(dǎo)線,這樣才能更大限度的發(fā)揮高溫超導(dǎo)導(dǎo)線的高電流密度優(yōu)勢(shì);
　　(4)完成了ITER托卡馬克高溫超導(dǎo)環(huán)向場(chǎng)磁體的設(shè)計(jì),并對(duì)高溫超導(dǎo)環(huán)向場(chǎng)磁體做了電磁和結(jié)構(gòu)分析,證明磁體的電磁性能可以滿足磁約束核聚變的要求,高溫超導(dǎo)導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度可以滿足安全工作