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龙图腾网获悉华中科技大学申请的专利基于有限元的超导磁体电磁热力多场耦合仿真建模方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115565745B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-03发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211248164.7，技术领域涉及：H01F6/00；该发明授权基于有限元的超导磁体电磁热力多场耦合仿真建模方法是由杨志星;任丽;徐颖;石晶;蔡针铭;李敬东;唐跃进设计研发完成，并于2022-10-12向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于有限元的超导磁体电磁热力多场耦合仿真建模方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种超导磁体电磁热力多场耦合仿真建模方法和系统，属于超导电工学建模领域。方法包括：对超导磁体几何建模，为各材料添加对应物理属性；根据超导磁体采取的冷却方式模拟超导磁体运行过程中的冷却环境；对电磁场、温度场、力学场分别进行建模；通过受到电磁热力多场影响的超导带材临界电流密度作为耦合纽带、结合内部热膨胀模块实现超导磁体多场耦合；对所建立几何模型进行网格剖分，通过设置两步求解器进行模型求解。本发明能够同时计算得到超导磁体运行过程中的电流传播、磁场分布、磁体温升、交流损耗和应力分布，用于超导磁体设计中电磁热力多个方面的稳定性分析与校验，提升了建模效率，对保证超导磁体的稳定运行具有重要意义。

本发明授权基于有限元的超导磁体电磁热力多场耦合仿真建模方法在权利要求书中公布了：1.一种基于有限元的超导磁体电磁热力多场耦合仿真建模方法，其特征在于，包括： S1.超导磁体建模：建立超导磁体装置的几何模型，并为几何模型添加对应的材料属性参数； S2.超导磁体冷却环境建模：超导磁体采取传导冷却降温方式时，建立制冷机冷头结构；超导磁体采取冷却介质降温方式时，建立超导磁体装置所处冷却介质的几何模型，添加冷却介质的材料属性参数； S3.分别对电磁场、温度场和力学场建模； S4.电磁场‑温度场耦合：将热源当前产生焦耳热下计算出的温度用于计算电磁场的电流密度；获取在新电流密度下电磁场的磁场强度；获取新磁场强度下电磁场的电流密度，将其用于计算并更新热源产生的焦耳热； 电磁场‑力学场耦合：将当前电磁场计算出的磁场用于计算超导磁体应力；获取在新应力下的超导磁体应变；获取新应变下的超导带材电流密度，将其用于计算并更新磁场；具体过程为，根据fr=‑Jφ∙Bz，fz=Jφ∙Br计算超导磁体体积力；fr为超导磁体沿半径方向的单位体积力，fz为沿超导线圈高度的单位体积力，Jφ为环向电流密度，Bz、Br分别为沿超导线圈高度与沿半径方向的磁感应强度； 利用σ =div f通过计算得到的体积力f求解磁体所受应力；σ为应力，div为散度矢量算子； 通过广义胡克定律求解新磁体应力下的应变结果； 根据计算应变变化导致的超导带材临界电流密度变化；表示超导带材的自场临界电流密度，；为应变，γ、εp、ε0、ζ为根据带材对不同应力应变影响拟合出的特征参数，fT为超导带材临界电流密度与温度的依赖关系式，fB为超导带材临界电流密度与磁场的依赖关系式； 利用超导E‑J pow law关系，得到新的磁场强度，为临界失超判据，n为超导指数； 温度场‑力学场耦合：将当前温度场计算出的温度用于计算应力；获取新的应力应变； 获取在新应力应变下的电流密度，计算新电流密度下的热损耗，将热源当前产生焦耳热用于计算出超导磁体实时温度；具体过程为，利用根据当前计算出的温度计算应变，其中，为材料热膨胀系数，Tref为超导磁体实际运行温度； 计算应变变化导致的超导带材临界电流密度变化； 利用超导E‑J pow law关系，得到新的磁场强度； S5.求解待仿真超导磁体电磁热力多物理场耦合计算模型，得到各物理场分布。

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