專(zhuān)利名稱(chēng)：基于應(yīng)變的管內(nèi)電纜導(dǎo)體結(jié)構(gòu)模擬設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及管內(nèi)電纜導(dǎo)體，尤其涉及一種基于應(yīng)變的管內(nèi)電纜導(dǎo)體結(jié)構(gòu)模擬設(shè)計(jì) 方法。
背景技術(shù)：
面對(duì)當(dāng)今的能源危機(jī)和短缺，聚變裝置產(chǎn)生的核能是解決它的理想辦法，因?yàn)榫?變能既清潔又巨大。但聚變能的實(shí)現(xiàn)需要激發(fā)產(chǎn)生和控制高溫等離子體，目前國(guó)內(nèi)外通用 的是磁約束方法，常規(guī)磁體由于焦耳熱等問(wèn)題難以通過(guò)快變大電流，現(xiàn)在采用超導(dǎo)磁體技 術(shù)。管內(nèi)電纜導(dǎo)體(Cable-in-ConduitConductor，CICC)因具有良好冷卻、高電壓絕緣、 大電流、低損耗、多股絞纜等的優(yōu)點(diǎn)，而成為超導(dǎo)磁體的首選導(dǎo)體，如中國(guó)大科學(xué)工程項(xiàng)目 EAST、韓國(guó)的KSTAR以及國(guó)際熱核聚變反應(yīng)堆ITER等都采用CICC導(dǎo)體。CICC導(dǎo)體是由超 導(dǎo)組分、穩(wěn)定體、冷卻介質(zhì)和Jacket構(gòu)成的復(fù)合體，并由超導(dǎo)股線(xiàn)或銅股線(xiàn)經(jīng)多級(jí)扭絞而 成的，迫流氦在它們的空隙中流動(dòng)，其間的熱交換是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，當(dāng)導(dǎo)體受到擾動(dòng)時(shí)， 就會(huì)有正常區(qū)產(chǎn)生，甚至可能會(huì)失超，因此，CICC導(dǎo)體的穩(wěn)定性受到多因素的制約，合理設(shè) 計(jì)CICC導(dǎo)體是保證其在快變磁體中穩(wěn)定安全運(yùn)行的前提和關(guān)鍵。因?yàn)槭茈姶艆?shù)和幾何參數(shù)的影響，CICC導(dǎo)體的設(shè)計(jì)理論非常復(fù)雜，工程實(shí)際中 CICC導(dǎo)體的設(shè)計(jì)和研制是多次反復(fù)嘗試的煩瑣過(guò)程，需要花費(fèi)大量人力、物力和財(cái)力，如中 國(guó)的EAST上CICC導(dǎo)體的設(shè)計(jì)就用了多年時(shí)間，花費(fèi)了大量研究人員的精力，但實(shí)際中又需 要大量的CICC導(dǎo)體，為了快速和準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)CICC導(dǎo)體，需要開(kāi)展CICC導(dǎo)體數(shù)值模擬設(shè)計(jì) 研究，開(kāi)發(fā)有效的軟件設(shè)計(jì)支持系統(tǒng)，以幫助加快工程上CICC導(dǎo)體的設(shè)計(jì)進(jìn)度。目前針對(duì) CICC導(dǎo)體的模擬研究工具主要有Gandalf、CID以及MFEM1D。Gandalf主要是針對(duì)已經(jīng)存 在的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行失超模擬分析，缺少導(dǎo)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念；CID的仿真設(shè)計(jì)是通過(guò)機(jī)械式 的復(fù)制超導(dǎo)股線(xiàn)以及不同層的絞纜和壓縮過(guò)程來(lái)堆積形成CICC的幾何形狀；國(guó)內(nèi)二維失 超分析程序MFEMlD用于NMR磁體的設(shè)計(jì)分析，它通過(guò)建立自適應(yīng)移動(dòng)網(wǎng)格有限元模型來(lái)分 析CICC導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。這幾種設(shè)計(jì)方法對(duì)磁場(chǎng)變化、電流密度，特別是應(yīng)變對(duì)穩(wěn)定性干擾因素 的影響沒(méi)有加以充分考慮。由于Nb3Sn等A15材料構(gòu)成的CICC導(dǎo)體，若應(yīng)變的干擾作用得 不到遏制，加上應(yīng)變對(duì)η值(η值是超導(dǎo)體從超導(dǎo)態(tài)向正常態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)退釘扎的同步率)產(chǎn)生 的作用效果，會(huì)有正常區(qū)的擴(kuò)散和傳播，進(jìn)而就會(huì)出現(xiàn)CICC導(dǎo)體的失超現(xiàn)象，從而影響到 CICC導(dǎo)體的穩(wěn)定性，顯然應(yīng)變因素制約和影響著CICC導(dǎo)體的穩(wěn)定運(yùn)行。目前在導(dǎo)體的數(shù)值 模擬設(shè)計(jì)上，也多是基于穩(wěn)定性、銅超比優(yōu)化的空間電流密度理論等，加之事后的交流(AC) 損耗來(lái)驗(yàn)證模擬獲得相對(duì)合理的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形式，沒(méi)有對(duì)Nb3Sn等的應(yīng)變效果進(jìn)行考慮。同 時(shí)從現(xiàn)有研究工作和文獻(xiàn)中看，缺乏針對(duì)CICC導(dǎo)體進(jìn)行數(shù)值模擬設(shè)計(jì)的研究，需要研制基 于應(yīng)變的管內(nèi)電纜導(dǎo)體數(shù)值模擬設(shè)計(jì)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于應(yīng)變的管內(nèi)電纜導(dǎo)體結(jié)構(gòu)模擬設(shè)計(jì)方法，模擬設(shè)計(jì)出導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)，保證導(dǎo)體的穩(wěn)定性。本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種基于應(yīng)變的管內(nèi)電纜導(dǎo)體結(jié)構(gòu)模擬設(shè)計(jì)方法，包 括步驟(1)、獲得導(dǎo)體的應(yīng)變數(shù)據(jù)具體是假設(shè)作用在導(dǎo)體上的機(jī)械應(yīng)變?nèi)總鹘o導(dǎo)體 的絲線(xiàn)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)可以得到導(dǎo)體的有效應(yīng)變?chǔ)?= e。p+eth+eextra，其中，ε。ρ為導(dǎo)體 縱向應(yīng)變，￡th是零電流時(shí)的熱應(yīng)變，是從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中估算出來(lái)的Sraitea為其它額外原因?qū)?致的應(yīng)變；(2)、獲得在導(dǎo)體應(yīng)變影響下的臨界電流密度具體是根據(jù)實(shí)驗(yàn)獲得的體積釘扎 力公式f=|jxb|，結(jié)合給定條件的磁場(chǎng)強(qiáng)度β和應(yīng)變勢(shì)能函數(shù)，以及用cicc導(dǎo)體焓值的 估計(jì)公式，可獲得臨界電流密度Jc(B,T, ε) =C(e) (Bc2 (Τ, ε )) (l_t2) 2b_"2 (l_b)2其中Jc (B，Τ, ε )是給定運(yùn)行條件下的臨界電流密度，B是運(yùn)行時(shí)的背景場(chǎng)強(qiáng)，T 是 運(yùn)行溫度，ε是股線(xiàn)中Nb3Sn超導(dǎo)絲在縱向上的總應(yīng)變；C(0 =C0(l-a0 ε |17)1/2;Bc2 (Τ, ε ) = Bc20 ( ε ) (1-tT) (l_t/3)；
, BTο =- .t =-；
BciiT, ε) Tco{s)T⑶(O =TC0M(l-a0| ε |L7)1/3;BC20(O = BC20M(l-aJ ε Γ)；(3)、假設(shè)條件；(4)、獲得穩(wěn)定性裕度、獲得銅超比優(yōu)化的空間電流密度、獲得溫度裕度及臨界電 流，從而得出關(guān)于導(dǎo)體銅超比、股線(xiàn)直徑、股線(xiàn)根數(shù)的方程；(5)、求解并進(jìn)行導(dǎo)體結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬設(shè)計(jì)。所述的步驟⑵中臨界電流密度在對(duì)于國(guó)際熱核聚變反應(yīng)堆ITER上的股線(xiàn)，當(dāng)磁 場(chǎng)B為零時(shí)，臨界電流密度為Jcc (B, Τ, ε ) = (1/α(Β，Τ，ε)+Jc0 (B, Τ, O))；Jc0 (B, Τ, ε ) = Jc00 (B, Τ, ε ) (l_(t)2)2 ；其中J。qq(B，Τ, ε )是根據(jù)一定條件由實(shí)驗(yàn)獲得的經(jīng)驗(yàn)值，Jc0(B, Τ，ε )，在低場(chǎng)中 起矯正作用，在高場(chǎng)中J。o(B，T，ε)可以忽略不計(jì)。本發(fā)明基于應(yīng)變的管內(nèi)電纜導(dǎo)體結(jié)構(gòu)模擬設(shè)計(jì)方法在實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)的應(yīng)變數(shù)據(jù)基礎(chǔ) 上，構(gòu)建應(yīng)變對(duì)導(dǎo)體臨界電流密度的數(shù)學(xué)關(guān)系，根據(jù)假設(shè)條件以及模擬運(yùn)行條件，獲得CICC 導(dǎo)體模擬設(shè)計(jì)的模型，形成新的導(dǎo)體模擬設(shè)計(jì)方法，為合理設(shè)計(jì)股線(xiàn)直徑，選取超導(dǎo)體、銅 組分以及獲得Cicc導(dǎo)體結(jié)構(gòu)提供了可靠依據(jù)，保證了導(dǎo)體的穩(wěn)定性；本設(shè)計(jì)方法能快速和 準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)CICC導(dǎo)體，通過(guò)數(shù)值模擬為ITER等超導(dǎo)托卡馬克裝置上磁體系統(tǒng)中CICC導(dǎo)體 的穩(wěn)定性研究、工程設(shè)計(jì)以及探討應(yīng)變作用機(jī)理提供方便可靠工具；并且還有助于推動(dòng)國(guó) 內(nèi)聚變能技術(shù)的快速發(fā)展、使CCIC導(dǎo)體的模擬設(shè)計(jì)研究進(jìn)入國(guó)際前沿領(lǐng)域，并處于領(lǐng)先地 位，這具有重要意義。


圖1為本發(fā)明中的方法流程圖2為本發(fā)明模擬設(shè)計(jì)得到的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明基于應(yīng)變的管內(nèi)電纜導(dǎo)體模擬設(shè)計(jì)方法主要針對(duì)Nb3Sn等A15材料構(gòu)成的 CICC導(dǎo)體的應(yīng)變對(duì)穩(wěn)定性的影響進(jìn)行研究，而對(duì)Nb3Sn等A15材料構(gòu)成的CICC導(dǎo)體，其的 穩(wěn)定性不僅受到溫度裕度、能量裕度、磁場(chǎng)梯度以及交流(AC)損耗等的作用，還受應(yīng)變對(duì) 臨界電流密度的影響。本發(fā)明研究了應(yīng)變對(duì)導(dǎo)體的穩(wěn)定性影響，獲得股線(xiàn)應(yīng)變對(duì)臨界電流 密度等參數(shù)影響的量化結(jié)果，對(duì)Nb3Sn等材料的應(yīng)變與臨界電流密度以及η值的關(guān)系進(jìn)行 研究，根據(jù)應(yīng)變對(duì)CICC導(dǎo)體臨界電流密度影響的機(jī)理和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及某些假設(shè)條件，在建 立關(guān)于銅超比、股線(xiàn)直徑、股線(xiàn)根數(shù)的矩 陣方程基礎(chǔ)上，進(jìn)行數(shù)值模擬獲得CICC導(dǎo)體的結(jié) 構(gòu)，如圖1所示，具體方法步驟如下所述(1)獲得導(dǎo)體的應(yīng)變數(shù)據(jù)，具體過(guò)程為假設(shè)作用在CICC導(dǎo)管上的機(jī)械應(yīng)變?nèi)?傳給導(dǎo)體的絲線(xiàn)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)可以得到Nb3Sn的有效應(yīng)變?chǔ)?ε = ε。ρ+ε th+ε extra (1)其中^㈤為導(dǎo)體縱向應(yīng)變(也稱(chēng)為運(yùn)行時(shí)應(yīng)變)，￡th是零電流時(shí)的熱應(yīng)變，是從 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中估算出來(lái)的，^xtra為其它額外原因?qū)е碌膽?yīng)變；嚴(yán)格意義上^㈤和Srartra是導(dǎo) 體真正的縱向應(yīng)變，實(shí)際設(shè)計(jì)中，ε extra與η值是影響導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)，其變化與導(dǎo)體 以及股線(xiàn)的性能有關(guān)；(2)獲得導(dǎo)體應(yīng)變影響下的臨界電流密度，具體是根據(jù)實(shí)驗(yàn)獲得的體積釘扎力 公式F= I JXBl，結(jié)合給定條件的磁場(chǎng)強(qiáng)度B和應(yīng)變勢(shì)能函數(shù)(它與Nb3Sn等超導(dǎo)材料的 電子、強(qiáng)子耦合系數(shù)相關(guān))，以及用CICC導(dǎo)體焓值的估計(jì)公式，可獲得要研究的Nb3Sn臨界 電流密度Jc (B, Τ, ε ) = C ( ε ) (B C2 (Τ，ε)) _1/2 (l_t2) 2b_"2 (l_b)2 (2)其中J。(B，T，ε )是給定運(yùn)行條件下的臨界電流密度，B是運(yùn)行時(shí)的背景場(chǎng)強(qiáng)，T是 運(yùn)行溫度，ε是股線(xiàn)中Nb3Sn超導(dǎo)絲在縱向上的總應(yīng)變；其中C(0 =C0(l-aJ ε L7)1/2; (3)Bc2 (Τ, ε ) = Bc20 ( ε ) (1-tT) (l_t/3) ； (4) , B = ⑷T⑶(O =Tcom (Ι—α。I ε |L7)1/3; (7)BC20(e) =BC20M(l-aJ ε |L7) ；(8)其中a Q的取值情況如下當(dāng)ε < 0時(shí)(Nb3Sn受壓時(shí))，a Q = 900 ；當(dāng)ε > 0時(shí) (Nb3Sn受拉時(shí))，a Q = 1250。CQ、Tcom和Bc2qm是根據(jù)不同條件由實(shí)驗(yàn)獲得的經(jīng)驗(yàn)初始值；對(duì)于ITER上的股線(xiàn)，當(dāng)磁場(chǎng)B為零時(shí)，臨界電流密度為Jcc (B, Τ, ε ) = (1/(JC(B,T, ε)+Jc0 (B, Τ, O)) ； (9)Jc0 (B, Τ, ε) =Jc00 (B, Τ, e)(l-(t)2)2；(10)其中Jc00 (B, Τ, ε )是由實(shí)驗(yàn)獲得的經(jīng)驗(yàn)值;Jc0 (B，Τ, ε )在低場(chǎng)中起矯正作用；在高場(chǎng)中J。o(B，Τ, ε )可以忽略不計(jì)；(3)假定條件假定條件為(a)、一級(jí)子纜采用3根超導(dǎo)股線(xiàn)；(b)、為獲得合理的 電流密度，設(shè)定導(dǎo)體運(yùn)行在過(guò)度區(qū)間，并取Stekly參數(shù)小于1 ； (c)、若有純銅股線(xiàn)則可以處 理成三種情況在計(jì)算起穩(wěn)定作用的銅面積和濕邊周長(zhǎng)時(shí)都包括純銅股線(xiàn)的作用；僅在計(jì) 算起穩(wěn)定作用的銅面積時(shí)考慮銅股線(xiàn)的作用；僅在計(jì)算濕邊周長(zhǎng)時(shí)考慮銅股線(xiàn)的作用；(4)穩(wěn)定性裕度方面公式根據(jù)導(dǎo)體運(yùn)行在過(guò)度區(qū)，由穩(wěn)定性裕度可獲得Stekly 參數(shù)可表示為

其中fhe為CICC導(dǎo)體的空隙率；Δ Etr為過(guò)渡區(qū)的穩(wěn)定性裕度；P和Che分 別為液氦的密度和液氦的熱容；Τ。和τ。ρ分別是超導(dǎo)體的臨界溫度和運(yùn)行溫度；由 于Stekly參數(shù)α是表示導(dǎo)體產(chǎn)生的焦耳熱與該熱量和液氦之間熱量傳遞比率，可得 其中ρ。u為銅的電阻率；PW為導(dǎo)體的濕邊周長(zhǎng)；A。u為銅的面積；h為氦的熱傳遞系 數(shù)，它是一個(gè)變化量；結(jié)合CICC導(dǎo)體的濕邊周長(zhǎng)、超導(dǎo)組分和銅組分的面積等，對(duì)式(12)進(jìn)行變換，結(jié) 合式(11)并利用銅的面積和濕邊周長(zhǎng)乘積的表達(dá)式可獲得第一個(gè)關(guān)于銅超比(Rcu)、股線(xiàn) 直徑(dsc)、股線(xiàn)根數(shù)(Nsc)的方程 其中乂=2jr .；； τ、(14) π KPah(Tc-Top)Rcu表示銅超比，ds。、Ns。分別代表CICC導(dǎo)體中超導(dǎo)股線(xiàn)的直徑和根數(shù)，Kp是計(jì)算濕 邊周長(zhǎng)因子?？紤]到CICC導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，對(duì)三角股的濕邊周長(zhǎng)一般取為5/6 ；(5)銅超比優(yōu)化及空間電流密度方面公式下、上空間電流密度公式如下 其中J。為由步驟(2)中獲得的臨界電流密度，COS θ為扭轉(zhuǎn)角；由此獲得第二個(gè)關(guān)于銅超比(RJ、股線(xiàn)直徑(ds。)、股線(xiàn)根數(shù)(Ns。)的方程 其中 (6)溫度裕度及臨界電流方面公式
溫度裕度 臨界電流 由此獲得第三個(gè)關(guān)于銅超比(Reu)、股線(xiàn)直徑(ds。)、股線(xiàn)根數(shù)(Nse)的方程 其中I。p為運(yùn)行中電流；(7)求解并進(jìn)行導(dǎo)體結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬設(shè)計(jì)求解過(guò)程為在步驟⑷、(5)、(6)分別 獲得三個(gè)包含銅超比R。u、股線(xiàn)直徑ds。、股線(xiàn)根數(shù)Ns。未知量的矩陣方程即公式(13)、(17)、 (21)，但當(dāng)把公式(21)代入到公式(13)時(shí)會(huì)得到類(lèi)似于公式(17)的方程，這說(shuō)明在空間 電流密度上對(duì)CICC導(dǎo)體銅組分的優(yōu)化不是孤立的問(wèn)題，是與穩(wěn)定性裕度、溫度裕度及臨界 電流有著必然的聯(lián)系，于是把股線(xiàn)直徑ds。表示成股線(xiàn)根數(shù)Ns。的函數(shù) 在數(shù)值模擬設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先需要求解股線(xiàn)根數(shù)Ns。，它的獲得是根據(jù)ITER等裝 置工程的實(shí)際需要初步確定CICC導(dǎo)體的層數(shù)，然后采用逐步嘗試法，由一、二、三、四等層 的結(jié)構(gòu)來(lái)循環(huán)求出超導(dǎo)股數(shù)Ns。，模擬程序同時(shí)把導(dǎo)體的層數(shù)以及不同層中股線(xiàn)數(shù)目記錄 在數(shù)據(jù)庫(kù)中，還包括運(yùn)行電流、溫度等數(shù)據(jù)參數(shù)，再由股線(xiàn)直徑與股線(xiàn)根數(shù)的關(guān)系求出符 合實(shí)際要求的股線(xiàn)直徑ds。，最后求出銅超比R。u，這樣由數(shù)值模擬設(shè)計(jì)過(guò)程中獲得的超導(dǎo) 股數(shù)Ns。、股線(xiàn)直徑ds。以及銅超比1^數(shù)據(jù)就可以得到CICC導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。如圖2所示，其中 (3SC+0Cu)X3X3X3X6表示的是第一級(jí)子纜由3根超導(dǎo)股線(xiàn)構(gòu)成，第二級(jí)子纜由3根一 級(jí)子纜構(gòu)成，第三級(jí)子纜由3根二級(jí)子纜構(gòu)成，第四級(jí)子纜由3根三級(jí)子纜構(gòu)成，CICC導(dǎo)體 (第五級(jí)纜)由6根四級(jí)子纜構(gòu)成。本發(fā)明所述的方法簡(jiǎn)化了導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程，具有深 遠(yuǎn)的意義。
權(quán)利要求
一種基于應(yīng)變的管內(nèi)電纜導(dǎo)體結(jié)構(gòu)模擬設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括步驟(1)、獲得導(dǎo)體的應(yīng)變數(shù)據(jù)具體是假設(shè)作用在導(dǎo)體上的機(jī)械應(yīng)變?nèi)總鹘o導(dǎo)體的絲線(xiàn)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)可以得到導(dǎo)體的有效應(yīng)變?chǔ)牛溅舘p+εth+εextra，其中，εop為導(dǎo)體縱向應(yīng)變，εth是零電流時(shí)的熱應(yīng)變，是從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中估算出來(lái)的εextra為其它額外原因?qū)е碌膽?yīng)變；(2)、獲得在導(dǎo)體應(yīng)變影響下的臨界電流密度具體是根據(jù)實(shí)驗(yàn)獲得的體積釘扎力公式F＝|J×B|，結(jié)合給定條件的磁場(chǎng)強(qiáng)度B和應(yīng)變勢(shì)能函數(shù)，以及用CICC導(dǎo)體焓值的估計(jì)公式，可獲得臨界電流密度Jc(B，T，ε)＝C(ε)(B C2(T，ε))-1/2(1-t2)2b-1/2(1-b)2其中Jc(B，T，ε)是給定運(yùn)行條件下的臨界電流密度，B是運(yùn)行時(shí)的背景場(chǎng)強(qiáng)，T是運(yùn)行溫度，ε是股線(xiàn)中Nb3Sn超導(dǎo)絲在縱向上的總應(yīng)變；C(ε)＝C0(1-a0|ε|1.7)1/2；BC2(T，ε)＝BC20(ε)(1-tT)(1-t/3)； <mrow><mi>b</mi><mo>=</mo><mfrac> <mi>B</mi> <mrow><msub> <mi>B</mi> <mrow><mi>C</mi><mn>2</mn> </mrow></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>T</mi> <mo>,</mo> <mi>&epsiv;</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac><mo>;</mo> </mrow> <mrow><mi>t</mi><mo>=</mo><mfrac> <mi>T</mi> <mrow><msub> <mi>T</mi> <mrow><mi>C</mi><mn>0</mn> </mrow></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>&epsiv;</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac><mo>;</mo> </mrow>TC0(ε)＝TCOM(1-α0|ε|1.7)1/3；BC20(ε)＝BC20M(1-α0|ε|1.7)；(3)、假設(shè)條件；(4)、獲得穩(wěn)定性裕度、獲得銅超比優(yōu)化的空間電流密度、獲得溫度裕度及臨界電流，從而得出關(guān)于導(dǎo)體銅超比、股線(xiàn)直徑、股線(xiàn)根數(shù)的方程；(5)、求解并進(jìn)行導(dǎo)體結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬設(shè)計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于應(yīng)變的管內(nèi)電纜導(dǎo)體結(jié)構(gòu)模擬設(shè)計(jì)方法，其特征在于 所述的步驟(2)中臨界電流密度在對(duì)于國(guó)際熱核聚變反應(yīng)堆ITER上的股線(xiàn)，當(dāng)磁場(chǎng)B為零 時(shí)，臨界電流密度為Jcc(B, Τ, ε ) = (1/(JC(B,T, ε )+Jc0(B, Τ, ε )))；jc0 (β, τ, ε) = jc00 (β, τ, οα-α)2)2;其中Jcfltl(B，Τ, ε )是根據(jù)一定條件由實(shí)驗(yàn)獲得的經(jīng)驗(yàn)值，Jc0(B, Τ，ε )，在低場(chǎng)中起矯 正作用，在高場(chǎng)中J。。(B，Τ, ε )可以忽略不計(jì)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于應(yīng)變的管內(nèi)電纜導(dǎo)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，包括步驟(1)獲得導(dǎo)體的應(yīng)變；(2)獲得在導(dǎo)體應(yīng)變影響下的臨界電流密度(3)假設(shè)條件；(4)獲得穩(wěn)定性裕度、獲得銅超比優(yōu)化的空間電流密度、獲得溫度裕度及臨界電流，從而得出關(guān)于導(dǎo)體銅超比、股線(xiàn)直徑、股線(xiàn)根數(shù)的方程；(5)求解并進(jìn)行導(dǎo)體結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬設(shè)計(jì)。本方法為合理設(shè)計(jì)股線(xiàn)直徑，選取超導(dǎo)體、銅組分以及獲得導(dǎo)體結(jié)構(gòu)提供了可靠依據(jù)，保證了導(dǎo)體的穩(wěn)定性；能快速和準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)導(dǎo)體，通過(guò)數(shù)值模擬為ITER等超導(dǎo)托卡馬克裝置上磁體系統(tǒng)中導(dǎo)體的穩(wěn)定性研究、工程設(shè)計(jì)以及探討應(yīng)變作用機(jī)理提供方便可靠工具；并且還對(duì)推動(dòng)國(guó)內(nèi)聚變能技術(shù)的快速發(fā)展有重要意義。
文檔編號(hào)G06F17/50GK101840448SQ20101013839
公開(kāi)日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日
發(fā)明者史衛(wèi)亞, 李戰(zhàn)升, 楊凱, 王雪濤, 王高平, 蔣華偉, 趙玉娟, 馬浩歌, 魏欣 申請(qǐng)人:河南工業(yè)大學(xué)