盤式Y(jié)Ba2Cu3O7-δ超導(dǎo)線圈失超傳播的數(shù)值仿真研究.pdf

1、高溫超導(dǎo)磁體線圈在實際應(yīng)用過程中可因各種因素的熱擾動產(chǎn)生局部熱點。在局部熱點區(qū)域，溫度可升至超過超導(dǎo)材料的臨界溫度，從而使得在線圈局部失超轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)，因此使得超導(dǎo)電流分流至正常態(tài)的金屬層而產(chǎn)生焦耳熱；在局部熱點的焦耳熱的作用下，局部溫度可能過高而引起超導(dǎo)材料的超導(dǎo)電性的急劇下降、甚至完全損壞，因此，研究高溫超導(dǎo)線圈的失超區(qū)傳播行為對于超導(dǎo)磁體的應(yīng)用和設(shè)計具有重要意義。鑒于此，本文針對超導(dǎo)磁體常用的盤式Y(jié)Ba2Cu3O7-δ線圈的失超區(qū)

2、傳播行為進行了數(shù)值仿真研究。
　　本論文基于Wankan Chan等提出的2D-3D混合維度方法，建立了盤式Y(jié)Ba2Cu3O7-δ超導(dǎo)線圈的COMSOL有限元模型；基于該有限元數(shù)值模型，對盤式Y(jié)Ba2Cu3O7-δ超導(dǎo)線圈在77K環(huán)境溫度下的失超行為進行了細致的數(shù)值仿真，研究了各關(guān)鍵參數(shù)對失超行為的影響規(guī)律。具體主要內(nèi)容包括：本文著重從失超能量（Qhc、MPZ、MQE）和失超傳播速度（NZPV）兩個方面對YBCO超導(dǎo)線圈進行研究。

3、
　　1）考慮到在大多數(shù)關(guān)于YBa2Cu3O7-δ超導(dǎo)線圈的失超行為的實驗研究中，通常采用電熱絲模擬實際運行中可能出現(xiàn)的初始熱源擾動，本論文研究了不同的初始熱源（即，不同的熱源功率、長度以及工作脈沖）下的失超區(qū)傳播行為；給出了可使得失超區(qū)向外傳播的初始熱源能量Qh的臨界值，及其隨熱源長度、功率的變化規(guī)律；
　　2）研究了該盤式Y(jié)Ba2Cu3O7-δ超導(dǎo)線圈最小失超傳播區(qū)MPZ（Minimum Propagation Zone

4、）、最小失超能MQE（Minimum Quench Energy）以及失超傳播速度NZPV（Normal Zone Propagation Velocity）隨線圈的工作電流的變化規(guī)律，同時，分析了MPZ、MQE與初始熱源特征的關(guān)系，并發(fā)現(xiàn)MPZ、MQE對初始熱源的特征依賴較弱；
　　3）考慮到Y(jié)Ba2Cu3O7-δ涂層超導(dǎo)帶材的穩(wěn)定層（即，Stabilizer，通常為銅層）的厚度決定了局部熱點的焦耳熱功率，本論文研究了不同的St