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快脉冲超导螺线管的多场行为数值分析与实验研究
1
作者
刘美楼
吴北民
+7 位作者
马力祯
尹永智
任文辉
杨通军
董学城
欧贤金
姚庆高
乔威宇
《强激光与粒子束》
北大核心
2025年第7期64-71,共8页
北京大学拍瓦激光质子加速器针对肿瘤治疗需求,开发激光质子放疗系统,实现质子放射肿瘤治疗。其水平束流线和垂直束流线的公共收集段主要由三台超导螺线管(S_(1)~S_(3))组成。在降温过程和励磁过程中螺线管内会产生较大的应力,此外超导...
北京大学拍瓦激光质子加速器针对肿瘤治疗需求,开发激光质子放疗系统,实现质子放射肿瘤治疗。其水平束流线和垂直束流线的公共收集段主要由三台超导螺线管(S_(1)~S_(3))组成。在降温过程和励磁过程中螺线管内会产生较大的应力,此外超导螺线管采用快脉冲的方式运行,励磁过程中的交流损耗会对螺线管励磁速度和稳定运行有重要影响。以结构最复杂、中心场强为7.8 T、直径120 mm的螺线管S_(1)为研究对象,使用COMSOL Multiphysics软件对超导螺线管进行了多场条件下的应力分析,同时对其由于快速变化的电流所产生的交流损耗进行了模拟计算。随后开展了相应的实验研究,获得了应变随温度变化,给出了电流、磁场、应变三者对应关系的变化曲线。在实验过程中,磁场和应变的测量值与电流的变化之间存在显著的正相关性,应变值小于线圈所受应力的最大限值,验证了超导螺线管设计的合理性。
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关键词
超导螺线管
降温与励磁
应力与应变
快脉冲
实验研究
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职称材料
考虑螺距时有限长超导螺线管电流磁场的分布
被引量：
4
2
作者
冯旺军
李延龙
+1 位作者
王伟
张松
《甘肃工业大学学报》
北大核心
2003年第1期146-148,共3页
应用数值模拟方法 ,分析了疏松型超导螺线管电流轴线外的磁场与螺距、长宽比、管内位置的变化关系 .计算结果表明 ,当螺距较大时 ,其磁场分布与密绕螺线管电流的磁场 (均匀磁场 )分布相差很大 ,磁场在空间各个方向都有分量 ,螺距越大 ,...
应用数值模拟方法 ,分析了疏松型超导螺线管电流轴线外的磁场与螺距、长宽比、管内位置的变化关系 .计算结果表明 ,当螺距较大时 ,其磁场分布与密绕螺线管电流的磁场 (均匀磁场 )分布相差很大 ,磁场在空间各个方向都有分量 ,螺距越大 ,长宽比越小 ,垂直于轴线方向的磁场分量越大 ;但当螺距较小 ,长宽比较大或距螺线管中心较近处 ,磁场几乎与密绕螺线管电流产生的磁场相当 。
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关键词
螺距
电流磁场
疏松型
超导螺线管
磁感应强度
数值解
数值模拟
磁场分布
磁场计算
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职称材料
绕制预应力对MICE超导耦合磁体冷质量应力状态的影响
被引量：
1
3
作者
潘衡
刘孝坤
+4 位作者
吴红
郭兴龙
徐风雨
王莉
M.A.Green
《原子能科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2010年第5期611-616,共6页
超导耦合螺线管磁体为μ介子离子化冷却实验装置(MICE)中的关键设备,其线圈内径1500mm,长度285mm,采用截面1.65mm×1.00mm的NbTi复合超导线,励磁到210A时,峰值磁场可达7.4T。在降温和励磁过程中,为减小导线窜动而导致失超,线圈绕制...
超导耦合螺线管磁体为μ介子离子化冷却实验装置(MICE)中的关键设备,其线圈内径1500mm,长度285mm,采用截面1.65mm×1.00mm的NbTi复合超导线,励磁到210A时,峰值磁场可达7.4T。在降温和励磁过程中,为减小导线窜动而导致失超,线圈绕制过程中需对导线和紧固带施加预应力。本文根据组合筒理论,得出了绕制过程中线圈和紧固带的预应力与冷质量内部应力分量的关系。采用有限元方法对线圈绕制、冷却和励磁3个连续过程进行动态仿真,分别分析了导线和紧固带绕制预应力的变化对冷质量内部各主要应力峰值的影响,得出线圈和紧固带绕制时满足磁体稳定性和结构安全的预应力优化结果,为MICE超导耦合磁体的研制及其他类似大直径、多层的超导螺线管磁体绕制提供理论依据。
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关键词
MICE
超导螺线管
磁体
预应力
有限元
应力分析
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职称材料
题名
快脉冲超导螺线管的多场行为数值分析与实验研究
1
作者
刘美楼
吴北民
马力祯
尹永智
任文辉
杨通军
董学城
欧贤金
姚庆高
乔威宇
机构
中国科学院近代物理研究所
兰州大学核科学与技术学院
出处
《强激光与粒子束》
北大核心
2025年第7期64-71,共8页
基金
中国科学院战略性先导科技专项(XDB25000000)
中国科学院“西部之光-西部青年学者”项目
甘肃省陇原青年英才项目。
文摘
北京大学拍瓦激光质子加速器针对肿瘤治疗需求,开发激光质子放疗系统,实现质子放射肿瘤治疗。其水平束流线和垂直束流线的公共收集段主要由三台超导螺线管(S_(1)~S_(3))组成。在降温过程和励磁过程中螺线管内会产生较大的应力,此外超导螺线管采用快脉冲的方式运行,励磁过程中的交流损耗会对螺线管励磁速度和稳定运行有重要影响。以结构最复杂、中心场强为7.8 T、直径120 mm的螺线管S_(1)为研究对象,使用COMSOL Multiphysics软件对超导螺线管进行了多场条件下的应力分析,同时对其由于快速变化的电流所产生的交流损耗进行了模拟计算。随后开展了相应的实验研究,获得了应变随温度变化,给出了电流、磁场、应变三者对应关系的变化曲线。在实验过程中,磁场和应变的测量值与电流的变化之间存在显著的正相关性,应变值小于线圈所受应力的最大限值,验证了超导螺线管设计的合理性。
关键词
超导螺线管
降温与励磁
应力与应变
快脉冲
实验研究
Keywords
superconducting solenoid
cooling down and excitation
stress and strain
fast ramping
experimental study
分类号
TL503 [核科学技术—核技术及应用]
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职称材料
题名
考虑螺距时有限长超导螺线管电流磁场的分布
被引量：
4
2
作者
冯旺军
李延龙
王伟
张松
机构
甘肃工业大学理学院
出处
《甘肃工业大学学报》
北大核心
2003年第1期146-148,共3页
文摘
应用数值模拟方法 ,分析了疏松型超导螺线管电流轴线外的磁场与螺距、长宽比、管内位置的变化关系 .计算结果表明 ,当螺距较大时 ,其磁场分布与密绕螺线管电流的磁场 (均匀磁场 )分布相差很大 ,磁场在空间各个方向都有分量 ,螺距越大 ,长宽比越小 ,垂直于轴线方向的磁场分量越大 ;但当螺距较小 ,长宽比较大或距螺线管中心较近处 ,磁场几乎与密绕螺线管电流产生的磁场相当 。
关键词
螺距
电流磁场
疏松型
超导螺线管
磁感应强度
数值解
数值模拟
磁场分布
磁场计算
Keywords
sparse spiral tube
magnetic inductive intensity
numerical solution and analysis
分类号
O441 [理学—电磁学]
TM153 [电气工程—电工理论与新技术]
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职称材料
题名
绕制预应力对MICE超导耦合磁体冷质量应力状态的影响
被引量：
1
3
作者
潘衡
刘孝坤
吴红
郭兴龙
徐风雨
王莉
M.A.Green
机构
哈尔滨工业大学低温与超导技术研究所
美国劳伦兹伯克利国家实验室
出处
《原子能科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2010年第5期611-616,共6页
基金
哈尔滨工业大学"985-2期"低温与超导工程技术创新平台基金资助项目
美国能源部资助项目(DE-AC02-05CH11231)
文摘
超导耦合螺线管磁体为μ介子离子化冷却实验装置(MICE)中的关键设备,其线圈内径1500mm,长度285mm,采用截面1.65mm×1.00mm的NbTi复合超导线,励磁到210A时,峰值磁场可达7.4T。在降温和励磁过程中,为减小导线窜动而导致失超,线圈绕制过程中需对导线和紧固带施加预应力。本文根据组合筒理论,得出了绕制过程中线圈和紧固带的预应力与冷质量内部应力分量的关系。采用有限元方法对线圈绕制、冷却和励磁3个连续过程进行动态仿真,分别分析了导线和紧固带绕制预应力的变化对冷质量内部各主要应力峰值的影响,得出线圈和紧固带绕制时满足磁体稳定性和结构安全的预应力优化结果,为MICE超导耦合磁体的研制及其他类似大直径、多层的超导螺线管磁体绕制提供理论依据。
关键词
MICE
超导螺线管
磁体
预应力
有限元
应力分析
Keywords
MICE superconducting solenoid magnet
pre-stress
finite element
stress analysis
分类号
TL503.8 [核科学技术—核技术及应用]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
快脉冲超导螺线管的多场行为数值分析与实验研究
刘美楼
吴北民
马力祯
尹永智
任文辉
杨通军
董学城
欧贤金
姚庆高
乔威宇
《强激光与粒子束》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
考虑螺距时有限长超导螺线管电流磁场的分布
冯旺军
李延龙
王伟
张松
《甘肃工业大学学报》
北大核心
2003
4
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
绕制预应力对MICE超导耦合磁体冷质量应力状态的影响
潘衡
刘孝坤
吴红
郭兴龙
徐风雨
王莉
M.A.Green
《原子能科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2010
1
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职称材料
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