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Bi-2223/Ag超导带失超传播的数值模拟

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华中科技大学学报（自然科学版） 2005年第2期33卷 22-24页

作者：李敬东蓝朝晖唐跃进华中科技大学电气与电子工程学院湖北武汉430074

对Bi2223/Ag超导带的失超传播过程进行了研究.建立了导热冷却条件下的超导带失超模型,用数值模拟的方法来研究超导带的失超传播特性.通过对导热偏微分方程的有限差分数值求解,获得了失超过程中超导带温度的空间、时间分布,并由此获得失... 详细信息

对Bi2223/Ag超导带的失超传播过程进行了研究.建立了导热冷却条件下的超导带失超模型,用数值模拟的方法来研究超导带的失超传播特性.通过对导热偏微分方程的有限差分数值求解,获得了失超过程中超导带温度的空间、时间分布,并由此获得失超传播速度及其变化规律,同时分析了可导致失超传播的最小起始失超长度以及与导线承载电流的关系.计算所得失超传播速度在3～6mm/s之间,并且发现失超传播在某一电流值以下被截止的现象.

关键词：超导带失超传播失超传播速度数值模拟

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小型NbTi磁体的失超传播特性研究

低温与超导 2009年第4期37卷 37-40页

作者：李峰严仲明董亮闫强华朱英伟王豫磁浮技术与磁浮列车教育部重点实验室西南交通大学成都610031 超导研究开发中心西南交通大学成都610031 超导研究开发中心西南交通大学成都610031

针对小型实验NbTi超导磁体,通过建立螺线管线圈正常态区域传播的数学模型来定性描述其三维传播特性,并就磁体失超的实验波形做深入分析,阐述绕组匝间及层间的热传导效应对磁体失超传播速度的影响,掌握实验磁体失超过程中的内阻变化曲线... 详细信息

针对小型实验NbTi超导磁体,通过建立螺线管线圈正常态区域传播的数学模型来定性描述其三维传播特性,并就磁体失超的实验波形做深入分析,阐述绕组匝间及层间的热传导效应对磁体失超传播速度的影响,掌握实验磁体失超过程中的内阻变化曲线,为磁体的失超信号检测与保护奠定良好的理论基础。

关键词：超导失超失超传播超导磁体

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高温超导带材失超传播特性实验研究

低温与超导 2007年第3期35卷 234-237页

作者：刘喜李晓航孔令启中国科学院电工研究所

采用测量多个电压节点顺序失超的方式,测量了在液氮浸泡和有包裹材料情况下不锈钢加强Bi-2223/Ag和YBCO涂层导体高温超导带材样品的失超传播速率。根据实验结果,Bi-2223/Ag高温超导带的失超传播速率约为2 cm/s,YBCO带材的失超传播速率约... 详细信息

采用测量多个电压节点顺序失超的方式,测量了在液氮浸泡和有包裹材料情况下不锈钢加强Bi-2223/Ag和YBCO涂层导体高温超导带材样品的失超传播速率。根据实验结果,Bi-2223/Ag高温超导带的失超传播速率约为2 cm/s,YBCO带材的失超传播速率约为0.4 cm/s,均远远低于低温超导材料的相应数值。对这一现象的原因进行了简要分析,并根据高温超导带材的这一特点,提出了在高温超导电力应用中需特别注意的问题。

关键词：失超传播 Bi-2223/Ag YBCO-344 临界电流

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超导带材并联结构的失超传播特性研究

低温与超导 2020年第6期48卷 36-42页

作者：蒲东昇任丽胡子珩章彬汪伟徐颖陈贵伦周考华中科技大学超导电力研究中心华中科技大学强电磁工程与新技术国家重点实验室武汉430074 深圳供电局有限公司深圳518001

失超传播速度vnzp和最小失超能量Emq是超导磁体的失超保护设计的重要参数。对由YBCO制成的单长导体、平行并联双导体和堆叠并联双导体进行实验,测试和分析了液氮温度下三种不同结构样品的失超传播速度和最小失超能量,监测了并联结构受... 详细信息

失超传播速度vnzp和最小失超能量Emq是超导磁体的失超保护设计的重要参数。对由YBCO制成的单长导体、平行并联双导体和堆叠并联双导体进行实验,测试和分析了液氮温度下三种不同结构样品的失超传播速度和最小失超能量,监测了并联结构受到局部热干扰时的带材分流情况,及带材分流对于失超特性的影响。结果表明,分流现象导致失超传播速度降低,最小失超能量升高;通流比相同时,堆叠并联结构相比单根带材,失超传播速度约下降14%,最小失超能量约上升13%。

关键词：失超传播 YBCO带材并联结构

盘式YBa2Cu3O7-δ超导线圈失超传播的数值仿真研究

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盘式YBa2Cu3O7-δ超导线圈失超传播的数值仿真研究

作者：张岳兰州大学

学位级别：硕士

高温超导磁体线圈在实际应用过程中可因各种因素的热扰动产生局部热点。在局部热点区域,温度可升至超过超导材料的临界温度,从而使得在线圈局部失超转变为正常态,因此使得超导电流分流至正常态的金属层而产生焦耳热;在局部热点的焦耳热... 详细信息

高温超导磁体线圈在实际应用过程中可因各种因素的热扰动产生局部热点。在局部热点区域,温度可升至超过超导材料的临界温度,从而使得在线圈局部失超转变为正常态,因此使得超导电流分流至正常态的金属层而产生焦耳热;在局部热点的焦耳热的作用下,局部温度可能过高而引起超导材料的超导电性的急剧下降、甚至完全损坏,因此,研究高温超导线圈的失超区传播行为对于超导磁体的应用和设计具有重要意义。鉴于此,本文针对超导磁体常用的盘式YBaCuO线圈的失超区传播行为进行了数值仿真研究。本论文基于Wankan Chan等提出的2D-3D混合维度方法,建立了盘式YBaCuO超导线圈的COMSOL有限元模型;基于该有限元数值模型,对盘式YBaCuO超导线圈在77K环境温度下的失超行为进行了细致的数值仿真,研究了各关键参数对失超行为的影响规律。具体主要内容包括:本文着重从失超能量(Qhc、MPZ、MQE)和失超传播速度(NZPV)两个方面对YBCO超导线圈进行研究。1)考虑到在大多数关于YBaCuO超导线圈的失超行为的实验研究中,通常采用电热丝模拟实际运行中可能出现的初始热源扰动,本论文研究了不同的初始热源(即,不同的热源功率、长度以及工作脉冲)下的失超区传播行为;给出了可使得失超区向外传播的初始热源能量Qh的临界值,及其随热源长度、功率的变化规律;2)研究了该盘式YBaCuO超导线圈最小失超传播区MPZ(Minimum Propagation Zone)、最小失超能MQE(Minimum Quench Energy)以及失超传播速度NZPV(Normal Zone Propagation Velocity)随线圈的工作电流的变化规律,同时,分析了MPZ、MQE与初始热源特征的关系,并发现MPZ、MQE对初始热源的特征依赖较弱;3)考虑到YBaCuO涂层超导带材的稳定层(即,Stabilizer,通常为铜层)的厚度决定了局部热点的焦耳热功率,本论文研究了不同的Stabilizer厚度情况下的失超行为,给出了不同厚度下,分析了YBaCuO超导线圈的MPZ、MQE、NZPV等关键量的影响。

关键词： YBa2Cu3O7-δ超导线圈失超传播 2D-3D混合模型有限元数值计算

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Bi系高温超导带失超传播特性的数值模拟

Bi系高温超导带失超传播特性的数值模拟

作者：范永良兰州大学

学位级别：硕士

伴随着超导磁体在众多现代高新技术装置与工程中的大量应用,磁体结构的安全性越来越受到广泛的关注。超导磁体系统和装置的应用是处于超低温、大电流、强磁场等复杂环境下,超导结构在多场下的失超以及失超传播特性直接关系到其健康、安... 详细信息

伴随着超导磁体在众多现代高新技术装置与工程中的大量应用,磁体结构的安全性越来越受到广泛的关注。超导磁体系统和装置的应用是处于超低温、大电流、强磁场等复杂环境下,超导结构在多场下的失超以及失超传播特性直接关系到其健康、安全、稳定运行与评估。本文首先对超导材料与结构失超问题的国内外研究现状进行了简要介绍,基于热传导方程对绝热条件下理想超导体的失超与传播速度进行了理论推导,讨论了HTS(高温超导材料)与LTS(低温超导材料)在失超机制和传播速度上存在差异的原因。其次,利用热电耦合模型,并考虑Bi-2223/Ag高温超导复合带材的热学、电学参数与温度的非线性依赖关系,开展了其在局部热诱发下的失超有限元模拟研究。获得了超导带材失超过程中的温度时间、空间分布,并讨论了传输电流、触发温度、工作温度等因素对超导体失超传播特性的影响。最后,通过将应变对临界电流的影响引入对高温超导带材Bi-2223/Ag失超分析中,建立了热-电-弹耦合模型,采用有限元数值方法模拟了超导复合带材的失超过程,得到了应变等参量随时间的变化曲线以及空间分布特征等,进一步分析讨论了应变等对失超传播过程与传播速度的影响。本文的研究以及结果可望对超导材料与磁体的设计和制造、超导体稳定性研究以及磁体装置的失超保护系统设计等具有一定指导意义和参考价值。

关键词：高温超导材料失超传播失超传播速度数值模拟

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一维热传播模型下高温超导带的失超特性研究

低温与超导 2008年第2期36卷 19-23页

作者：孔令启李晓航杜晓纪张正臣周微微杨晓乐叶立阳中国科学院超导重点试验室

对Bi-2223/Ag高温超导带材的失超传播特性进行了研究。测量了Bi-2223/Ag带材在有绝缘材料包裹和液氮浸泡环境下的电压变化曲线,同时利用一维热流方程模型,模拟出超导体失超传播过程中由超导态过渡到正常态的温度变化行为,同时还对传输... 详细信息

对Bi-2223/Ag高温超导带材的失超传播特性进行了研究。测量了Bi-2223/Ag带材在有绝缘材料包裹和液氮浸泡环境下的电压变化曲线,同时利用一维热流方程模型,模拟出超导体失超传播过程中由超导态过渡到正常态的温度变化行为,同时还对传输电流和触发能量对失超传播速度的影响进行了实验研究。这些工作对高温超导磁体及电力系统的应用有着重要的参考价值。

关键词：失超传播 Bi-2223/Ag带材最小失超能

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热扰动冲击下的高温超导电缆失超恢复特性

电工技术学报 2021年第18期36卷 3884-3890页

作者：祝乘风厉彦忠谭宏博史佳敏聂杨西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

高温超导(HTS)电缆在运行过程中,不可避免会遇到热扰动冲击,当热扰动能量足够大时会引起高温超导电缆的局部失超,并沿着电缆轴向传播。该文通过建立等效电路模型和一维传热模型,实现电场和温度场的耦合求解,得到高温超导电缆在热扰动冲... 详细信息

高温超导(HTS)电缆在运行过程中,不可避免会遇到热扰动冲击,当热扰动能量足够大时会引起高温超导电缆的局部失超,并沿着电缆轴向传播。该文通过建立等效电路模型和一维传热模型,实现电场和温度场的耦合求解,得到高温超导电缆在热扰动冲击下的失超恢复特性,并考虑热流脉冲和液氮流速对电缆失超恢复过程的影响。结果表明:当热扰动能量低于临界恢复能量时,高温超导电缆在液氮冷却下逐渐恢复至超导态;否则,电缆的失超段将沿着轴向传播,导致电缆整体失超。随着努塞尔数的增大,临界恢复能量呈指数增大。电缆恢复时间与液氮流速呈幂律关系。该文计算结果对高温超导电缆的正常运行具有指导意义。

关键词：高温超导电缆电磁热耦合失超传播热扰动流动换热

FAIR项目Super-FRS超导二极磁铁测试线圈的三维失超数值模拟(英文)

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强激光与粒子束 2013年第8期25卷 2075-2079页

作者：吴巍马力祯何源袁平中国科学院近代物理研究所兰州730000

国际反质子与离子研究装置(FAIR)项目中的Super-FRS超导二极磁铁是一个大型温铁结构的超导磁体,由中国负责设计、研制和测试。为了研究超导线圈的性能和其设计的可靠性,前期研制了一个测试线圈。建立了一个基于ANSYS和OPERA 3D的三维失... 详细信息

国际反质子与离子研究装置(FAIR)项目中的Super-FRS超导二极磁铁是一个大型温铁结构的超导磁体,由中国负责设计、研制和测试。为了研究超导线圈的性能和其设计的可靠性,前期研制了一个测试线圈。建立了一个基于ANSYS和OPERA 3D的三维失超模型,不仅将模拟结果和实验数据进行对比,更可以获得失超过程的更多细节。模型将环氧浸渍的超导线圈简化为各项异性连续介质。将ANSYS求解器用于瞬态传热过程的分析,OPERA 3D用于磁场计算,并采用ANSYS脚本语言(APDL)进行焦耳热的计算和保护电路方程的求解。模拟得到了温度、电压、电流随时间的变化曲线和失超传播过程。最后将模拟结果和测试线圈的测试结果进行了比较。

关键词：超导磁体失超模拟有限元方法失超传播