高溫超導環(huán)型磁體電磁結構優(yōu)化設計.pdf

1、隨著高溫超導導線性能的不斷提升,高溫超導磁體的研發(fā)工作也在穩(wěn)步進行。高溫超導環(huán)型磁體是高溫超導磁體的一種結構形式,它最重要和最有前景的應用場合是高溫超導環(huán)型磁儲能(SMES)磁體和高溫超導托卡馬克(Tokamak)環(huán)向場磁體(TFcoil)。本文基于電磁場和彈性力學理論,對這兩種磁體進行了電磁和結構優(yōu)化設計研究,主要完成了以下工作:
　　(1)提出了高溫超導環(huán)型磁體電磁結構綜合優(yōu)化設計方法,這種方法同樣適用于其它類型高溫超導磁體電

2、磁結構優(yōu)化設計;
　　(2)采用遺傳算法和有限元法相結合的方法,完成了高溫超導環(huán)型SMES磁體的電磁優(yōu)化設計,在超導導線總用線量一定的情況下,尋找了儲能量最大的環(huán)型磁體的結構參數(shù),總結出了環(huán)型磁體結構參數(shù)與儲能量之間關系的規(guī)律,分析了環(huán)型磁體漏磁場對周圍電磁環(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,為磁體支撐結構設計奠定了基礎;
　　(3)采用ANSYS有限元軟件電磁結構順序耦合的研究

3、方法,完成了高溫超導環(huán)型SMES磁體的結構優(yōu)化設計,設計了適合于高溫超導環(huán)型SMES磁體的支撐結構;根據(jù)在實際設計中遇到的高溫超導導線機械性能不足的問題,提出有必要制造機械強度更高的高溫超導導線,這樣才能更大限度的發(fā)揮高溫超導導線的高電流密度優(yōu)勢;
　　(4)完成了ITER托卡馬克高溫超導環(huán)向場磁體的設計,并對高溫超導環(huán)向場磁體做了電磁和結構分析,證明磁體的電磁性能可以滿足磁約束核聚變的要求,高溫超導導線的機械強度可以滿足安全工作