強流重離子加速器裝置HIAF（High Intensity Heavy-Ion Accelerator Facility）是中國科學(xué)院近代物理研究所提出的國家“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,在滿足積分場與漏場要求的前提下,需要提高中心磁場強度來盡量縮短螺線管長度,進而減小低溫恒溫器的長度。本文介紹了為HIAF直線注入器預(yù)研的強場超導(dǎo)聚焦螺線管樣機的設(shè)計與制造。為了提高磁場,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NbTi屏蔽線圈組成。設(shè)計過程中,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)計程序?qū)�圈進行了電磁優(yōu)化設(shè)計;然后通過ANSYS對磁體及骨... 

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

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：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)計理論基礎(chǔ)
    2.1 電磁場基本理論
        2.1.1 電荷守恒定律
        2.1.2 電磁場邊界關(guān)系
    2.2 螺線管線圈的磁場分布
        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 電磁場逆問題及優(yōu)化理論
    2.5 優(yōu)化算法
        2.5.1 擴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 磁場設(shè)計
    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
    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 失超計算及結(jié)果分析
    5.2 失超保護方案
第六章 磁體結(jié)構(gòu)設(shè)計及線圈繞制加工
    6.1 磁體結(jié)構(gòu)設(shè)計
    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 磁體測試
    7.1 磁體測試前準(zhǔn)備
    7.2 測試結(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
作者簡介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于ANSYS的超導(dǎo)磁體機械結(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.  中國物理C. 2010(07)
[3]擴展拉格朗日乘子粒子群算法解決工程優(yōu)化問題[J]. 于穎,於孝春,李永生.  機械工程學(xué)報. 2009(12)
[4]磁體用Nb3Sn超導(dǎo)體研究進展[J]. 梁明,張平祥,盧亞鋒,李金山,李成山,唐先德.  材料導(dǎo)報. 2006(12)
[5]11T超導(dǎo)強磁體的研制[J]. 于鯤,趙玉英,孟慶惠,韓士吉,韓翠英,崔長庚.  低溫物理. 1980(04)



本文編號：3554887