強(qiáng)流重離子加速器裝置HIAF（High Intensity Heavy-Ion Accelerator Facility）是中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所提出的國(guó)家“十二五”重大科技基礎(chǔ)設(shè)施。HIAF的注入器采用的是超導(dǎo)離子直線加速器iLinac（Super-conducting Ion Linac）,主要作用是為BRing（Booster Ring）提供H2+和各種離子束的注入束流。其中直線主加速段采用的是超導(dǎo)腔-超導(dǎo)螺線管-超導(dǎo)腔的結(jié)構(gòu),由于直線物理要求及空間尺寸的限制,在滿足積分場(chǎng)與漏場(chǎng)要求的前提下,需要提高中心磁場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)盡量縮短螺線管長(zhǎng)度,進(jìn)而減小低溫恒溫器的長(zhǎng)度。本文介紹了為HIAF直線注入器預(yù)研的強(qiáng)場(chǎng)超導(dǎo)聚焦螺線管樣機(jī)的設(shè)計(jì)與制造。為了提高磁場(chǎng),并且盡量降低成本,確定了Nb₃Sn-NbTi混合型超導(dǎo)磁體的方案,該磁體由Nb₃Sn主線圈、NbTi主線圈以及兩個(gè)NbTi屏蔽線圈組成。設(shè)計(jì)過(guò)程中,首先利用全局粒子群算法和局部SLSQP算法,采用Python編寫了超導(dǎo)聚焦螺線管的優(yōu)化設(shè)計(jì)程序?qū)€圈進(jìn)行了電磁優(yōu)化設(shè)計(jì);然后通過(guò)ANSYS對(duì)磁體及骨... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：63 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 研究背景
        1.1.1 項(xiàng)目背景
        1.1.2 Nb_3Sn線材背景
    1.2 課題研究意義與主要內(nèi)容
第二章 設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)
    2.1 電磁場(chǎng)基本理論
        2.1.1 電荷守恒定律
        2.1.2 電磁場(chǎng)邊界關(guān)系
    2.2 螺線管線圈的磁場(chǎng)分布
        2.2.1 螺線管線圈平均電流密度
        2.2.2 圓環(huán)電流絲的磁感應(yīng)強(qiáng)度
    2.3 A15型化合物鈮三錫超導(dǎo)線材
        2.3.1 青銅法(Bronze process)
        2.3.2 內(nèi)錫法（Internal tin process）
    2.4 電磁場(chǎng)逆問(wèn)題及優(yōu)化理論
    2.5 優(yōu)化算法
        2.5.1 擴(kuò)展拉格朗日乘子粒子群算法
        2.5.2 序列二次規(guī)劃算法
第三章 磁場(chǎng)設(shè)計(jì)
    3.1 螺線管尺寸優(yōu)化流程
    3.2 線圈尺寸優(yōu)化
第四章 超導(dǎo)螺線管磁體應(yīng)力分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    4.1 線圈應(yīng)力分析
    4.2 磁體整體應(yīng)力分析
第五章 失超模擬及分析
    5.1 失超計(jì)算及結(jié)果分析
    5.2 失超保護(hù)方案
第六章 磁體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及線圈繞制加工
    6.1 磁體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    6.2 線圈繞制及加工
        6.2.1 Nb_3Sn線圈的繞制及熱處理
        6.2.2 NbTi線圈的繞制
        6.2.3 線圈固化以及裝配
第七章 磁體測(cè)試
    7.1 磁體測(cè)試前準(zhǔn)備
    7.2 測(cè)試結(jié)果及討論
第八章 結(jié)論與展望
    8.1 總結(jié)
    8.2 后續(xù)工作及展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于ANSYS的超導(dǎo)磁體機(jī)械結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變分析[J]. 李喜梅,戴銀明,王厚生,王秋良.  低溫與超導(dǎo). 2011(02)
[2]The optimal design of a 7 T highly homogeneous superconducting magnet for a Penning trap[J]. 吳巍,何源,馬力禎,黃文學(xué),夏佳文.  中國(guó)物理C. 2010(07)
[3]擴(kuò)展拉格朗日乘子粒子群算法解決工程優(yōu)化問(wèn)題[J]. 于穎,於孝春,李永生.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2009(12)
[4]磁體用Nb3Sn超導(dǎo)體研究進(jìn)展[J]. 梁明,張平祥,盧亞鋒,李金山,李成山,唐先德.  材料導(dǎo)報(bào). 2006(12)
[5]11T超導(dǎo)強(qiáng)磁體的研制[J]. 于鯤,趙玉英,孟慶惠,韓士吉,韓翠英,崔長(zhǎng)庚.  低溫物理. 1980(04)



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