具有不同临界电流的Bi2223/Ag多芯超导带材的自场损耗和交流电流电压特性

对具有不同临界电流的Ｂｉ２２２３／Ａｇ多芯超导材的交流电流电压特性进行了测量和评价,当传输电流的有效值Ｉｎｎｓ小于临界电流Ｉｃ时,交流电压的大小与传输电流的频率成正比;但Ｉｎｎｓ接近临界电流时,不同频率所对应的交流电压的大小之间的差别减小了,所有的曲线都汇聚成一条曲线,传输电流的频率分别为４０Ｈｚ,６０Ｈｚ,８０Ｈｚ,２００Ｈｚ及３００Ｈｚ时,我们测量了交变传输电流在Ｂｉ２２２３／Ａｇ带材中产生的自场损耗。结果表明当传输电流的频率较低时,实验结果与基于Ｂｅａｎ模型的Ｎｏｒｒｉｓ方程预期的结果一致;另外,实验结果表明存在一个电流Ｉ′,它的值小于任何一个样品的临界电流,本实验中Ｉ′的值是１０安培,在传输相同大小的电流Ｉｎｎ且Ｉｎｎｓ〈Ｉ′时,Ｂｏｉ２２２３／Ａｇ带材的交流损耗与它的临界电流成正比;但当Ｉｎｎｓ〉Ｉ′     

用于超导脉冲变压器的双饼线圈交流损耗优化

基于二维轴对称H方程法对用于高温超导脉冲变压器的YBCO双饼线圈进行了有限元建模与仿真,研究了分磁环参数和开槽数对YBCO双饼线圈传输原边电流时的磁场特性和交流损耗的影响.仿真结果表明,分磁环能够显著减弱双饼线圈的径向磁场,降低其交流损耗.对分磁环开槽后,径向磁场主要分布在开槽处.当分磁环相对磁导率为100,与线圈间距...     

高温超导YBCO带材的交流损耗的FEM仿真分析

对高温超导带材YBCO的交流损耗进行了仿真分析。运用有限元FEM方法,基于Maxwell方程组的数值建模,引入了基于实验数据的power-law对交流损耗进行计算。首先对自场下的交流损耗值进行了仿真计算并分析了带材的电流密度与磁场分布情况,并通过与实验测量数据做比较验证仿真方法的有效性。其次分别对不同幅值下的平行场与垂直场下的交流损耗进行了计算,将自场、平行场以及垂直场下的电流密度与磁场强度的分布以及交流损耗值进行了对比分析。     

大型超导电缆交流损耗的计算

给出了超导电缆交流损耗的表达式。使用这些表达式 ,并基于 HT- 7U极向场线圈系统在等离子体建立时的电流波形 ,计算了 AC损耗在 PF导体上的能量沉积。最后讨论了电缆参数对AC损耗的影响     

不同排列下高温超导带材交流损耗的仿真计算

交流损耗的数值计算对于高温超导带材具有重要的现实意义。应用有限元软件模拟仿真超导体部分计算求出不同排列下的交流损耗,与实验结果以及Norris公式的计算结果相比较,得到的仿真结果符合较好。结果说明圆筒形的排列能够有效地减少交流损耗。     

基于补偿法的超导单元交流损耗测量系统设计

交流损耗是影响超导电力装置运行稳定性和成本的关键因素之一.本文提出了一种基于电压补偿法的大载流超导单元交流损耗测量方法,通过串联在回路中的大电流补偿线圈,抵消超导单元的感性电压来实现.在系统设计上,通过数据采集卡和运动控制器,获取超导单元、补偿线圈的电压信号,同时控制步进电机拖动补偿线圈.通过相位的对比计算,实现精确定位补偿,从而测量超导单元的交流损耗.最后,在不同频率下,测量了0.2 m长、110 kV/1.5 kA的高温超导电缆样缆的交流损耗,得出的交流损耗曲线与计算结果基本吻合.实验结果表明,采用补偿线圈的交流损耗测量系统具有自动检测、定位和测量功能,可以实现具有大电流容量超导单元交流损耗的准确测量.     

交变磁场下超导薄圆筒的交流损耗研究

通过数值模拟方法研究了超导薄圆筒在交变磁场下的交流损耗特性.这种超导体的几何模型为一个通有与外加磁场同相位的交流电且厚度可忽略的圆筒.基于Bean临界态模型,通过数值方法得到了交流损耗Q,与实验结果符合得很好.此值模拟方法仅适用于超导薄圆筒,对涂层超导体具有一定的应用价值.     

双根扭绞高温超导方形细线的交流损耗特性研究

在超导电力工程实际应用中,如何提高超导线材的载流能力和机械性能,有效降低交流损耗及磁场依赖性,都是相关研究领域的持续热点。通过优化高温超导方形细线的并联结构,制成双根扭绞超导线材就是其中的有益探索。采用电测法,在77 K和零外场条件下,对双根扭绞超导线材样品分别测试不同频率下的交流损耗,再分别测试固定频率时不同扭绞节距下的交流损耗,对实验结果进行对比分析,表明堆叠扭绞操作可以减少双根结构线缆通流时每根方形线所产生磁场对彼此之间的影响,减小线材交流损耗。课题研究验证了方形细线可以通过有效扭绞提升相关性能,为其后续工程应用提供了良好的数据支撑和实验基础。     

YBCO线圈交流损耗的有限元分析与实验验证

随着高温超导YBCO带材载流能力的不断提高和成本的逐渐降低,YBCO线圈及磁体的应用将日益广泛。文中利用有限元方法研究了YBCO线圈的交流损耗特性,计算了50Hz下线圈的瞬时交流损耗,分析了每匝带材中的电流和磁场分布。仿真结果表明,线圈内侧承受的磁场最大,但线圈中部每周期的交流损耗最大,且线圈中始终存在未被磁场穿透的区域。除此之外,文中实验测量了YBCO线圈的临界电流和交流损耗,实验结果良好地验证了仿真方法的正确性。     

方柱绕流大涡模拟

采用有限体/有限元混合格式、非结构网格和大涡模拟方法求解可压缩的N-S方程,对Re=22 000的方柱绕流进行数值模拟,并对不同的边界条件进行详细的分析比较.通过对以往研究经验的总结和利用精细的边界条件,使得采用二阶精度的数值格式和较稀疏的网格仍然得到了令人满意的计算结果,甚至优于以往采用密网格的模拟结果.     

10 kV紧凑型三相同轴高温超导电缆交流损耗研究

根据10 kV紧凑型三相同轴高温超导电缆参数,在COMSOL Multiphysics有限元软件中建立电缆的二维仿真模型,基于H方程求解了电缆在额定工况稳态运行时以及不同传输电流下的磁场分布和交流损耗;在此基础上,分析了绕制半径、相间距离以及相间相对角度对交流损耗的影响.仿真结果表明,各相超导层绕制半径越小,相间距离越小,各相产生的交流损耗越小;三相的交流损耗有随着超导层结构周期性变化的特点,且当相间相对角度为0°时,各相产生的交流损耗最大.     

FAIR项目super-FRS超导磁体结构分析

国际反质子与离子大科学工程项目中的超导super-FRS磁体包含2个超导线圈,最大磁场为1.6 T,这样大的磁场必然产生很大的电磁力。为了保证磁体运行时的机械稳定性,对项目中的超导super-FRS磁体进行了有限元结构的3维分析。结构分析中采用了ADINA和TOSCA两个有限元软件。ADINA软件主要用于结构中的应力应变计算,而TOSCA软件则主要用于电磁场的磁场强度和电磁力的计算。分析的结果显示super-FRS磁体采用铁芯及线圈盒长边中部加固结构时,其最大形变约0.19 mm,最大有效应力出现在长边中部的很小区域,约为92 MPa。由于线圈盒由316LN不锈钢制成,该结构是合理的。     

FAIR项目super-FRS超导磁体结构分析

 国际反质子与离子大科学工程项目中的超导super-FRS磁体包含2个超导线圈,最大磁场为1.6 T,这样大的磁场必然产生很大的电磁力。为了保证磁体运行时的机械稳定性,对项目中的超导super-FRS磁体进行了有限元结构的3维分析。结构分析中采用了ADINA和TOSCA两个有限元软件。ADINA软件主要用于结构中的应力应变计算,而TOSCA软件则主要用于电磁场的磁场强度和电磁力的计算。分析的结果显示super-FRS磁体采用铁芯及线圈盒长边中部加固结构时,其最大形变约0.19 mm,最大有效应力出现在长边中部的很小区域,约为92 MPa。由于线圈盒由316LN不锈钢制成,该结构是合理的。     

悬线式力矩器磁路设计中的有限元分析应用

光学头力矩器的空间磁场分布直接决定了力矩器的动态性能,对磁场进行准确分析是力矩器设计的前提。分析了悬线式力矩器的空间磁场产生机理,并采用有限元分析法进行了理论推导。以一款动线圈式二维对称型只读悬线式力矩器为例,采用有限元仿真软件（ANSYS）分析并设计了其空间磁场分布,对影响力矩器空间磁场分布的相关因素进行了分析。将采用有限元法对悬线式力矩器空间磁场仿真计算得出的力矩器动态特性参数与实测力矩器动态特性参数相比,其结果均符合力矩器的设计要求,证明基于有限元分析法的悬线式力矩器空间磁场设计是可行的。     

FAIR项目Super-FRS超导二极磁铁测试线圈的三维失超数值模拟

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。     

A study on the microwave responses of YBCO and TBCCO thin films by coplanar resonator technique

YBa₂Cu₃O₇(YBCO) thin films have been prepared by thermal coevaporation on LaAlO₃(LAO) substrates, and Tl₂Ba₂CaCu₂O₈(TBCCO) thin films are synthesized by magnetron sputtering method on LAO substrates. The transition temperature T_c is 90\,K for YBCO/LAO and 104\,K for TBCCO/LAO. Microwave responses of the films are studied systematically by coplanar resonator technique. Energy gaps of the films obtained are {\it\Delta}₀=1.04k_BT_c for YBCO films and ${\it\Delta}_0=0.84k_BT_c for TBCCO films by analysing the temperature dependence of resonant frequencies of coplanar resonator. Penetration depth at 0\,K \lambda ₀=198nm for YBCO films and \lambda₀ =200nm for TBCCO films could also be obtained by using the weak coupling theory and two fluid theory. Results of penetration depth and energy gap confirm the weak coupling properties of the films. In addition, microwave surface resistances R_s of YBCO/LAO and TBCCO/LAO are also investigated by analysing the quality factor and insert loss of the coplanar resonator. Surface resistance of TBCCO/LAO is less than that of YBCO/LAO, so that TBCCO/LAO films may have more potential applications.     

多物质流体动力学方法与结构动力学方法结合的流固耦合计算技术

建立一种基于重叠网格空间覆盖判断的流固耦合计算技术,把流场计算的Euler多物质流体动力学计算过程和Lagrange结构动力学计算过程相结合以描述流固间的相互作用.介绍该计算技术的具体实现过程,讨论提高几何判断效率、避免耦合遗漏、流固计算时间步协调等处理技术.应用建立的流固耦合计算程序模拟爆炸容器中爆炸流场对容器内部结构、容器壳体的作用过程.计算结果表明其可以反映流场发展过程、流场结构相互作用和结构的运动变形和破坏过程.     

LED的COB封装热仿真设计

通过对COB封装中常用的陶瓷基板和金属基板这两类不同的基板材料进行有限元热仿真模拟,获得各自芯片到基板的仿真热阻,再使用红外热成像仪得到两种基板各自的表面温度分布情况并计算出实际热阻。仿真热阻与实际热阻的一致性表明了所采用的仿真计算方法的可用性。利用有限元仿真对COB封装的热管理方案进行了优化分析。研究表明:相对于金属基板,陶瓷基板由于无绝缘层这一散热瓶颈,其芯片到基板的热阻值约为金属基板封装方案的1/2;而且陶瓷基板有着更大的热管理优化空间,能更好地满足大功率LED封装的散热需要。     

一种高冲击MEMS加速度传感器的仿真与优化

基于高冲击MEMS加速度传感器的冲击灵敏度、频率响应与敏感芯片的结构尺寸存在相互制约关系,提出在满足传感器结构强度和固有频率条件下,提高传感器冲击灵敏度的理论分析、仿真模拟与实验验证的方法。运用ANSYS软件对敏感芯片的弹性膜片厚度与中心岛厚度进行多次设计与仿真,通过多组仿真数据对传感器的结构尺寸进行优化。高冲击实验验证表明,优化的传感器结构尺寸、性能指标能够满足设计要求,冲击灵敏度较高。