超導(dǎo)磁儲(chǔ)能磁體的設(shè)計(jì)和優(yōu)化.pdf

1、近年來(lái)超導(dǎo)磁體已經(jīng)獲得迅速發(fā)展，已經(jīng)在超導(dǎo)發(fā)電機(jī)、超導(dǎo)變壓器、超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)限流器以及超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。因?yàn)樗c常規(guī)的磁體相比，有更好的經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行特性，而且在一些條件下，超導(dǎo)磁體是唯一的可取方案?；诔瑢?dǎo)磁體的諸多優(yōu)點(diǎn)和在特定條件下不可替代的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于超導(dǎo)磁體的設(shè)計(jì)，制造工作也在國(guó)內(nèi)外競(jìng)相展開。正是在這種研究背景下，華中科技大學(xué)成立了超導(dǎo)電力科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展中心，準(zhǔn)備在超導(dǎo)電力技術(shù)，特別是超導(dǎo)磁體的設(shè)計(jì)上展開應(yīng)用研究

2、。本文將就超導(dǎo)儲(chǔ)能磁體的設(shè)計(jì)工作展開論述。 首先，本文介紹了磁體設(shè)計(jì)中的磁場(chǎng)理論研究和廣泛應(yīng)用于電磁領(lǐng)域的有限元分析軟件ANSYS，并概述了超導(dǎo)磁體設(shè)計(jì)的基本步驟，為磁體設(shè)計(jì)提供一個(gè)總的參考。 然后，根據(jù)超導(dǎo)磁體設(shè)計(jì)的基本步驟，參照電磁場(chǎng)維里定理，并引入優(yōu)化中運(yùn)用廣泛的模擬退火算法，分別對(duì)兩種不同結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)儲(chǔ)能磁體（Y系單螺管超導(dǎo)儲(chǔ)能磁體和300MJ環(huán)形儲(chǔ)能磁體）進(jìn)行了設(shè)計(jì)、仿真工作。通過(guò)仿真計(jì)算結(jié)果，對(duì)比分析兩種不同結(jié)

3、構(gòu)的優(yōu)劣。 最后，在理論分析和仿真研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，完成了35kJ/7kW的直接冷卻高溫超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)的漏磁場(chǎng)分析。通過(guò)仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比，證實(shí)了仿真結(jié)果的正確性，并提出了進(jìn)一步研究的問題。 傳統(tǒng)的磁體設(shè)計(jì)依靠電磁場(chǎng)基本理論，計(jì)算中引入大量的公式，過(guò)程繁瑣而且誤差較大，本文將ANSYS有限元分析軟件應(yīng)用于磁體設(shè)計(jì)，引入模擬退火優(yōu)化算法使磁體的設(shè)計(jì)優(yōu)化工作更加簡(jiǎn)潔、結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果也進(jìn)一步證