發(fā)布時間：2017-07-17 02:14

  本文關(guān)鍵詞：高溫超導(dǎo)復(fù)合帶材的交流損耗及失超行為的數(shù)值分析

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【摘要】：超導(dǎo)體處于交變電磁場中產(chǎn)生的交流損耗是其在實際應(yīng)用中的關(guān)鍵問題。在低溫環(huán)境下,交流損耗作為直接的熱源輸入整個超導(dǎo)設(shè)備中,不僅會增加制冷系統(tǒng)的負(fù)擔(dān),增大超導(dǎo)應(yīng)用的成本,還會導(dǎo)致超導(dǎo)設(shè)備的運(yùn)行不穩(wěn)定。在超導(dǎo)磁體中,局部溫升引起的失超及正常區(qū)域的傳播也是實際應(yīng)用中的安全隱患,在強(qiáng)電流環(huán)境下發(fā)生的失超甚至?xí)䦟Τ瑢?dǎo)磁體產(chǎn)生毀滅性的損傷。本文基于有限元數(shù)值方法,對高溫超導(dǎo)復(fù)合帶材的交流損耗和失超行為分別進(jìn)行了研究。首先,分析了單層超導(dǎo)帶材和堆疊結(jié)構(gòu)中的交流損耗�；趦缰笖�(shù)E-J關(guān)系和H方法實現(xiàn)超導(dǎo)體建模,計算了不同交變電流、磁場的幅值、頻率、相位差等條件下超導(dǎo)帶材的交流損耗。通過比較高溫超導(dǎo)帶材和超導(dǎo)/鐵磁基底復(fù)合帶材的交流損耗分析了不同電磁場中磁性鐵磁基底對高溫超導(dǎo)帶材交流損耗的影響。在低磁場環(huán)境下,磁性基底會增大超導(dǎo)帶材內(nèi)的交流損耗;而在高磁場環(huán)境下,磁性基底有減小超導(dǎo)帶材交流損耗的作用。超導(dǎo)/鐵磁基底復(fù)合帶材的交流損耗在低磁場環(huán)境中隨頻率增大而減小,但在高磁場環(huán)境中交流損耗隨頻率增大先增大后減小。相位差等于90度時交流損耗最小,電流和磁場同相和反相時的交流損耗相等。磁性鐵磁基底對多層堆疊的超導(dǎo)帶材交流損耗的影響與單層帶材情況相似。其次,研究了堆疊的超導(dǎo)復(fù)合帶材中的失超行為�？紤]材料參數(shù)與溫度之間的關(guān)系,結(jié)合熱傳導(dǎo)方程和麥克斯韋方程討論了超導(dǎo)帶材中的磁熱耦合行為。當(dāng)穩(wěn)定運(yùn)行的超導(dǎo)體受到局部熱擾動時,超導(dǎo)帶材的載流能力因產(chǎn)生的局部溫升而減小,帶材中的傳輸電流分流到銅穩(wěn)定層內(nèi)并產(chǎn)生焦耳熱。絕熱環(huán)境下,當(dāng)銅穩(wěn)定層中產(chǎn)生的焦耳熱大于熱傳導(dǎo)的熱量時,超導(dǎo)體中溫度快速升高,超導(dǎo)層溫度大于臨界溫度時,超導(dǎo)體轉(zhuǎn)變到正常態(tài),即超導(dǎo)體失超。銅穩(wěn)定層產(chǎn)生的焦耳熱使失超向外傳播,直至整個導(dǎo)體完全失超。通過對比超導(dǎo)復(fù)合帶材中超導(dǎo)層是否含有局部缺陷的計算結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)一個超導(dǎo)復(fù)合帶材的超導(dǎo)層中有局部缺陷時,超導(dǎo)體的臨界電流減小,局部熱源和缺陷之間的失超傳播速度明顯增大,并且失超在整個超導(dǎo)磁體中更快速地傳播。
【關(guān)鍵詞】：高溫超導(dǎo)體 H方法 交流損耗 失超
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM26
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 超導(dǎo)電性研究簡述9-10
• 1.2 超導(dǎo)材料的發(fā)展及應(yīng)用10-12
• 1.3 超導(dǎo)體分類12-13
• 1.4 研究現(xiàn)狀13-19
• 1.4.1 交流損耗的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展13-17
• 1.4.2 高溫超導(dǎo)體失超的研究現(xiàn)狀17-19
• 1.5 本文主要工作19-20
• 第二章 超導(dǎo)體數(shù)值建模20-28
• 2.1 一些常用的計算電磁量的方法20-21
• 2.2 超導(dǎo)體的電磁本構(gòu)關(guān)系21-22
• 2.2.1 臨界態(tài)模型E(J)關(guān)系21
• 2.2.2 E(J)冪指數(shù)模型21-22
• 2.3 H方法22-27
• 2.3.1 棱邊單元簡介23-24
• 2.3.2 H方法有限元分析24-27
• 本章小結(jié)27-28
• 第三章 鐵磁基底對高溫超導(dǎo)帶材交流損耗的影響28-43
• 3.1 超導(dǎo)體交流損耗計算28
• 3.2 單層無限長高溫超導(dǎo)帶材的交流損耗分析28-34
• 3.2.1 高溫超導(dǎo)帶材參數(shù)28-30
• 3.2.2 超導(dǎo)帶材的總交流損耗30-34
• 3.3 堆疊帶材的交流損耗34-41
• 3.3.1 堆疊超導(dǎo)帶材的傳輸損耗和磁化損耗35-37
• 3.3.2 三層帶材堆疊的總交流損耗37-39
• 3.3.3 三層堆疊帶材中電流密度、電流分布及損耗功率分布39-41
• 本章小結(jié)41-43
• 第四章 堆疊的超導(dǎo)帶材失超性質(zhì)分析43-58
• 4.1 超導(dǎo)體失超理論分析43-45
• 4.1.1 基本方程43-44
• 4.1.2 穩(wěn)定域與擾動能量44-45
• 4.2 無限長堆疊復(fù)合超導(dǎo)帶材的失超數(shù)值分析45-56
• 4.2.1 復(fù)合高溫超導(dǎo)YBCO帶材低溫性質(zhì)參數(shù)46-49
• 4.2.2 超導(dǎo)磁體的臨界電流49-50
• 4.2.3 絕熱條件下無限長堆疊的復(fù)合超導(dǎo)帶材的失超傳播性質(zhì)50-52
• 4.2.4 絕熱條件下考慮超導(dǎo)帶材結(jié)構(gòu)缺陷對失超傳播的影響52-56
• 本章小結(jié)56-58
• 第五章 結(jié)束語58-60
• 5.1 主要結(jié)論58-59
• 5.2 研究展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-69
• 在學(xué)期間的研究成果69-70
• 致謝70

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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8 馬重光;;成卷帶材中的壓力[J];重型機(jī)械;1964年04期

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本文編號：551560