堆叠扭转高温超导复合导体交流损耗仿真研究
随着高温超导技术的发展，由高温超导带材制作而成的高温超导导体相较于传统的导体具有高载流、低损耗、结构紧凑等优点。使其在核聚变、电力传输、医疗等领域有着巨大的发展前景，因此，高温超导导体的研究是超导应用领域的热点之一。而降低高温超导导体在运行中的交流损耗是实现高温超导导体大规模商业化生产应用的重点。 本文主要是基于电磁场基本理论，使用磁场强度H为状态变量结合超导体临界态E-J关系模型，建立扭转带材、垂直堆叠导体、堆叠扭转导体、CORC-TSTC复合导体、CORC-TSTC堆叠复合导体、扭转线圈、CORC-TSTC复合线圈三维模型，对其交流损耗特性进行仿真研究，得到相应的交流损耗变化规律，具体工作内容如下： 1.通过建立三维仿真模型，分析了单根直带材和扭转带材的交流损耗。发现带材扭转后能够有效的减小磁化交流损耗。在此基础上，分析了带材的扭距、磁场强度、磁场角度对扭转带材与直带材磁化交流损耗的影响。发现，随着带材扭距的增大，磁化交流损耗增大，磁场角度在0°-360°间变化时，带材磁化交流损耗呈现周期性变化规律。考虑到带材运用实际生活中需要承载较大的电流，对直带材与扭转带材进行堆叠，分析了堆叠层数与与相邻带材间间隙对垂直堆叠导体与扭转堆叠导体交流损耗的影响，发现随着导体堆叠层数的增加，导体传输交流损耗由于其感应电场的叠加而增大，磁化交流损耗由于磁屏蔽效应而减小。随着相邻带材间间隙的增加，传输交流损耗增加，磁化交流损耗减小。对单根带材以及堆叠导体进项窄丝化研究，得到窄化能够有效的减小带材与导体的交流损耗，且随着窄化根数的增加，减低损耗的作用效果越明显。 2.设计了一种集螺旋缠绕、堆叠扭转、窄化为一体的高载流低交流损耗的高温超导复合导体，并对其子导体的交流损耗进行了仿真分析。在对TSTC导体、CORC导体、CORC-TSTC复合导体的交流损耗发现，CORC-TSTC复合导体能够在一定程度上降低交流损耗。在此基础上，研究了外部CORC导体相对角度对复合导体交流损耗的影响。发现外部CORC导体所成角度为180°交流损耗有最小值。对于堆叠CORC-TSTC复合导体，发现外层堆叠CORC导体相邻层交叉绕制时，堆叠复合导体传输损耗最小；外层堆叠CORC导体相邻层同向绕制时，堆叠复合导体磁化损耗最小。分析了由直带、扭转带材、CORC-TSTC复合导体、CORC-直带复合导体所构成线圈的传输交流损耗。
高温超导复合导体;堆叠扭转;交流损耗特性
西南交通大学
硕士
凝聚态物理
蒋婧
2022
中文
TM26;TM201.4
2022-12-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）