本文關(guān)鍵詞：高溫超導(dǎo)環(huán)型儲(chǔ)能磁體的電磁結(jié)構(gòu)分析與研究

  更多相關(guān)文章： 高溫超導(dǎo)環(huán)型儲(chǔ)能磁體 漏磁場(chǎng) 電磁結(jié)構(gòu) ANSYS有限元仿真

【摘要】：現(xiàn)今世界能量消耗巨大,尋找并使用新能源迫在眉睫。大容量,穩(wěn)定的超導(dǎo)磁儲(chǔ)能由此成為萬(wàn)眾矚目的研究焦點(diǎn)。超導(dǎo)磁體作為儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心部分,有螺管型,環(huán)型和組合型三種基本類(lèi)型。隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展,儲(chǔ)能量為兆焦級(jí)的大容量環(huán)型磁體已越來(lái)越多的被設(shè)計(jì)研究。由于超導(dǎo)磁體運(yùn)行在大電流下會(huì)產(chǎn)生一定的漏磁場(chǎng)以及大的電磁力,這對(duì)磁體周?chē)脑O(shè)備以及人身安全,甚至磁體本身都有較大危害。環(huán)型磁體的復(fù)雜結(jié)構(gòu)特性對(duì)環(huán)型磁體本身的磁場(chǎng)和電磁力造成很大影響。因此,探討環(huán)型磁體的結(jié)構(gòu)與漏磁大小和應(yīng)力分布的關(guān)系規(guī)律將有重要的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)意義。本文首先給出課題的研究背景及意義,接著對(duì)超導(dǎo)的基本性質(zhì)及超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)的構(gòu)成和原理進(jìn)行介紹,然后對(duì)環(huán)型磁體的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行說(shuō)明。其次,給出環(huán)型磁體線(xiàn)圈的磁場(chǎng)分析理論基礎(chǔ)。詳細(xì)分析環(huán)型磁體的單元線(xiàn)圈和整體模型的磁場(chǎng)分布情況,并對(duì)有限元法和ANSYS有限元分析軟件進(jìn)行介紹。再次,利用ANSYS有限元軟件對(duì)儲(chǔ)能量為1MJ的單元線(xiàn)圈數(shù)目為4的環(huán)型磁體進(jìn)行漏磁場(chǎng)仿真,分析不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下的漏磁分布情況。具體包括分析環(huán)型磁體結(jié)構(gòu),選取超導(dǎo)帶材,建立磁體模型,剖分網(wǎng)格,計(jì)算和加載電流密度,求解磁體在不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)取值下的漏磁場(chǎng)。根據(jù)仿真結(jié)果分析磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布規(guī)律,給出磁體在不同半徑及高度參數(shù)時(shí)漏磁場(chǎng)的規(guī)律變化圖。然后,利用順序耦合法進(jìn)行磁體的電磁結(jié)構(gòu)耦合分析,探討環(huán)型磁體的結(jié)構(gòu)參數(shù)與應(yīng)力分布的關(guān)系。具體包括磁體的受力分析,支撐結(jié)構(gòu)材料的選取,磁體和支撐結(jié)構(gòu)模型的建立,網(wǎng)格剖分及電磁力文件的加載,最終求解得到結(jié)構(gòu)參數(shù)不同時(shí)的應(yīng)力分布。根據(jù)仿真結(jié)果分析磁體的危險(xiǎn)區(qū)域,給出磁體半徑及高度變化時(shí)應(yīng)力分布的規(guī)律。最后,對(duì)磁體進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析。將擁有較小漏磁和應(yīng)力的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行組合,得到若干方案,對(duì)若干組方案進(jìn)行漏磁和應(yīng)力的仿真,對(duì)比分析磁體結(jié)構(gòu)參數(shù)與漏磁場(chǎng),應(yīng)力分布的關(guān)系,得出較好方案和期望結(jié)果。
【關(guān)鍵詞】：高溫超導(dǎo)環(huán)型儲(chǔ)能磁體 漏磁場(chǎng) 電磁結(jié)構(gòu) ANSYS有限元仿真
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM26
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 超導(dǎo)體的基本性質(zhì)10-11
• 1.2.1 超導(dǎo)態(tài)與臨界參數(shù)10
• 1.2.2 超導(dǎo)體的分類(lèi)10-11
• 1.3 超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)簡(jiǎn)介11-12
• 1.4 高溫超導(dǎo)環(huán)型儲(chǔ)能磁體的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.5 論文主要研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排13-14
• 2 高溫超導(dǎo)環(huán)型儲(chǔ)能磁體的磁場(chǎng)理論分析14-21
• 2.1 環(huán)型磁體單元線(xiàn)圈磁場(chǎng)的理論分析14-17
• 2.2 環(huán)型磁體磁場(chǎng)分布的理論分析17-19
• 2.3 有限元分析方法與ANSYS軟件19-20
• 2.3.1 有限元分析方法簡(jiǎn)介19-20
• 2.3.2 ANSYS有限元軟件介紹20
• 2.4 小結(jié)20-21
• 3 高溫超導(dǎo)環(huán)型儲(chǔ)能磁體的漏磁場(chǎng)分析21-36
• 3.1 環(huán)型磁體結(jié)構(gòu)與高溫超導(dǎo)帶材的選擇21-23
• 3.1.1 環(huán)型磁體的結(jié)構(gòu)分析21
• 3.1.2 環(huán)型磁體超導(dǎo)帶材的選擇21-23
• 3.2 磁體幾何模型的建立23-25
• 3.3 網(wǎng)格剖分與電流密度的加載25-28
• 3.3.1 環(huán)型磁體的網(wǎng)格剖分25-27
• 3.3.2 環(huán)型磁體電流密度的計(jì)算和加載27-28
• 3.4 環(huán)型磁體在不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下的漏磁場(chǎng)仿真分析28-35
• 3.5 小結(jié)35-36
• 4 高溫超導(dǎo)環(huán)型儲(chǔ)能磁體的電磁結(jié)構(gòu)耦合分析36-45
• 4.1 環(huán)型磁體的耦合分析方法和磁體受力分析36-38
• 4.1.1 磁場(chǎng)和結(jié)構(gòu)場(chǎng)耦合分析方法的確定36
• 4.1.2 環(huán)型磁體受力分析36-38
• 4.1.3 應(yīng)力以及支撐結(jié)構(gòu)材料的判定標(biāo)準(zhǔn)38
• 4.2 磁體支撐結(jié)構(gòu)材料的選擇38-39
• 4.3 帶有支撐結(jié)構(gòu)的環(huán)型磁體幾何模型的建立39-40
• 4.4 網(wǎng)格剖分與電磁力的加載40-41
• 4.5 環(huán)型磁體在不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下的耦合仿真分析41-44
• 4.6 小結(jié)44-45
• 5 高溫超導(dǎo)環(huán)型儲(chǔ)能磁體的電磁結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析45-56
• 5.1 不同參數(shù)組合方案的磁場(chǎng)仿真45-48
• 5.2 不同參數(shù)組合方案的耦合仿真48-52
• 5.3 磁體結(jié)構(gòu)參數(shù)方案的優(yōu)化對(duì)比分析52-55
• 5.4 小結(jié)55-56
• 結(jié)論56-58
• 致謝58-59
• 參考文獻(xiàn)59-62
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果62

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王壯;唐躍進(jìn);任麗;王作帥;徐穎;劉豪;;10MJ高溫超導(dǎo)環(huán)形磁體電磁優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];低溫與超導(dǎo);2015年12期

2 劉豪;唐躍進(jìn);張意;鄧序之;任麗;;高溫超導(dǎo)環(huán)向場(chǎng)D型磁體的應(yīng)力分析[J];低溫與超導(dǎo);2014年09期

3 瞿青云;劉華軍;陳敬林;陳環(huán)宇;武玉;陳治友;潘皖江;;HTS雙餅線(xiàn)圈的加工工藝及實(shí)驗(yàn)研究[J];低溫與超導(dǎo);2013年09期

4 劉豪;唐躍進(jìn);任麗;;5kJ高溫超導(dǎo)環(huán)型儲(chǔ)能磁體電磁優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];低溫與超導(dǎo);2013年10期

5 黃晨光;周又和;;超導(dǎo)線(xiàn)圈在強(qiáng)磁場(chǎng)作用下的彈塑性變形分析[J];應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào);2012年05期

6 蔡傳兵;劉志勇;魯玉明;;實(shí)用超導(dǎo)材料的發(fā)展演變及其前景展望[J];中國(guó)材料進(jìn)展;2011年03期

7 葉華華;劉正士;陳恩偉;程旺;杜世俊;吳維越;;基于A(yíng)nsys的磁-結(jié)構(gòu)耦合分析及應(yīng)用[J];合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年11期

8 戴銀明;王秋良;王厚生;宋守森;趙保志;雷源忠;陳順中;白曄;李會(huì)東;鮑慶;;高電流密度超導(dǎo)儲(chǔ)能磁體的研制[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2009年09期

9 張旭輝;袁明道;潘展釗;;順序耦合分析在復(fù)雜結(jié)構(gòu)熱分析中的應(yīng)用[J];廣東土木與建筑;2008年03期

10 馮瑞華;姜山;;超導(dǎo)材料的發(fā)展與研究現(xiàn)狀[J];低溫與超導(dǎo);2007年06期

，

本文編號(hào)：965285