真实尺寸多丝超导线圈失超过程的全观数值模拟
超导电性
2024-03-15 v1 应用物理
摘要
超导体在高场电磁铁的发展中起着至关重要的作用。遗憾的是，其性能可能会因热磁不稳定性而受损，其中快速磁扩散与缓慢热扩散的相互作用可导致灾难性的磁通跃变，最终造成不可逆的损伤。这一问题长期困扰着高场磁体核心的高 NbSn 导线。在本研究中，我们引入了一种突破性的 GPU 优化大规模算法，旨在解决超导线圈失超过程中电磁、加热和应变同时作用的复杂交织效应。我们通过将模型与短多丝 NbSn 导线的磁化测量结果进行比较，并在施加斜坡传输电流时对螺线管线圈进行进一步的实验测试，来验证我们的模型。此外，借助我们开发的数值算法，我们揭示了线圈内热磁不稳定性（包括磁通跃变和失超）的动态传播机制。值得注意的是，我们的研究结果表明，线圈内磁通跃变和失超的速度场与每根导线在特定时间间隔内经历的焦耳热总量相关，而不是仅仅依赖于瞬时焦耳热或最高温度。这些见解有望为优化下一代超导磁体的设计铺平道路，从而直接影响广泛的技术相关和多学科应用。
引用
@article{arxiv.2403.07666,
title = {Holistic numerical simulation of a quenching process on a real-size multifilamentary superconducting coil},
author = {Cun Xue and Han-Xi Ren and Peng Jia and Qing-Yu Wang and Wei Liu and Xian-Jin Ou and Liang-Ting Sun and Alejandro V Silhanek},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.07666},
year = {2024}
}