河海大学平学伟获国家专利权
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龙图腾网获悉河海大学申请的专利一种超导磁体失超过程的有限元分析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:CN114254528B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-28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:202010993657.8,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权一种超导磁体失超过程的有限元分析方法是由平学伟;李黎;殷兴辉;李昌利;刘海韵设计研发完成,并于2020-09-21向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种超导磁体失超过程的有限元分析方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种超导磁体失超过程的有限元分析方法。该方法首先获得失超过程中线圈内的电流随时间的变化,然后建立电磁场控制方程以及热传导方程,通过依次对两个方程进行求解,得到磁体内各个时刻的涡流密度、电磁力与温度分布。该方法充分考虑了电磁场与温度场的耦合,能够精确仿真磁体失超后的涡流密度、电磁力、温度随时间的变化。本发明仿真精度高,可以为合理设计磁体结构提供有效指导。
本发明授权一种超导磁体失超过程的有限元分析方法在权利要求书中公布了:1.一种超导磁体失超过程的有限元分析方法,其特征在于,包括如下步骤: 1通过磁体监控设备对电流信号采样得到,或者通过椭球扩散模型求得磁体失超后磁体线圈内的电流随时间变化关系曲线It; 2以It为激励源,将失超开始时刻的坐标定为t=0,确定失超前磁体内各个部分的初始温度,采用时域数值仿真算法计算在t=t1时刻在磁体内的导体上产生的涡流密度;其中采用有限元法对每个时刻的涡流密度进行数值仿真,并采用如下的电磁场控制方程进行有限元建模: 在导体区: 在非导体区: 上式中,A为涡流密度产生的矢量磁位,V为标量电位,v为磁导率的倒数,为坐标点处金属的电导率,Js为线圈内的电流密度,符号表示梯度运算;采用四面体网格进行剖分,采用棱边基函数做为磁矢量位的插值函数;导体内的涡流密度通过以下公式求得: 3通过以下公式计算磁体系统内的导体上任意一坐标点处由涡流密度产生的热量 上式中,为坐标点处的电导率,为处的涡流密度的模值; 4求解以下热传导控制方程得到t=t1时刻导体内的温度分布: 上式中,T是温度,ρ是材料密度,c是材料比热,x,y,z是笛卡尔坐标系内三个方向的坐标,kx,ky,kz是坐标点处x,y,z三个方向的导热系数;热传导控制方程中,采用四面体网格进行剖分,采用节点基函数做为温度场的插值函数; 5根据步骤4得到的温度分布重新确定导体在各个坐标点的电导率,然后重复步骤2-4计算下一个时刻的涡流密度与温度,直至计算结束;当导体内的最大涡流密度满足时,仿真结束,ε为设置的阈值; 磁体系统内的导体上任意一坐标点处的洛伦兹力密度由以下公式计算: 上式中,为坐标点处的涡流密度,为坐标点处的磁场。
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