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1、低温与超导超导技术Cryo.&Supercond.第39卷第1期SuperconductivityVo.l39No.1ITER超导磁体线圈电磁分析刘勃,武玉(中科院等离子体物理研究所,合肥230031)摘要:ITER装置CS线圈、PF线圈、TF线圈是ITER装置超导磁体系统的重要组成部分。电磁性能是超导磁体重要的方面,在研制时对各个线圈的电磁分析是十分重要的。文中通过PRO/E建立模型用Ansys软件,对ITER导体的线圈在其最大工作电流下进行有限元分析,分析的模型分别为:只有CS线圈与PF线圈二维模型;单独TF线圈三维模型;所有线圈的三维模型。关键词:ITER;超导;A
2、nsys;有限元;CICCElectromagneticanalysisofsuperconductingmagnetcoilsITERLiuBo,WuYu(InstituteofPlasmaPhysics,ChineseAcademyofSciences,Hefei230031,China)Abstract:CentralSolenoid(CS),PoloidalField(PF)andToroidalField(TF)coilswereimportantcomponentsofITERsuperconductingmagneticsystem.Electromagne
3、ticpropertieswereanimportantaspectofsuperconductingmagnets,soitwasveryimportanttoanalysetheelectromagneticwhendevelopmentofeachcoi.lInthispaperweusedPRO/EtobuildmodelandusedAN-SYStoanalysetheITERconductorofthecoilatitsmaximumoperatingcurrent.Theanalysismodelwererespectivelytwo-dimen-siona
4、lmodelofonlyCSandPFcoi,lseparatethree-dimensionalmodelofTFcoilandallthree-dimensionalmodelofthecoi.lKeywords:ITER,Superconductor,FiniteElement,CICC1引言们需要了解不同的磁体的工作环境是十分必要的,这是基于物理目标的需要提供准确的电磁参国际热核聚变试验堆是正在进行的一个国际数,开展电磁分析是具体结构设计和分析的基础。大科学工程,目的是建造一个可自持燃烧的超导托卡马克聚变实验堆,以便对未来聚变反应堆和2分析软件简介商用聚变堆的物理
5、问题和工程问题做深入的探索。装置主要由超导磁体系统、外真空杜瓦、内外2.1Ansys软件冷屏、真空室及其内部部件和磁体馈线系统等部ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声件组成。其中超导磁体系统包括6个极向场磁体场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世线圈(PF),18个纵向场磁体线圈(TF),1个中心界上最大的有限元分析软件公司之一的美国AN-磁体螺线管线圈(CS)和18个校正场线圈(CC)。SYS开发,它能与多数CAD软件接口,实现数据极向场磁体线圈产生极向磁场,来控制等离子体的共享和交换,如Pro/Engineer、NASTRAN、I-的位置和形状;纵向场磁体
6、线圈产生纵向磁场来DEAS、AutoCAD等,是现代产品设计中的高级约束等离子体的运动;中心螺线管产生垂直磁场,CAD工具之一。激发并加热等离子体;校正场线圈用于补偿各种Ansys以Maxwell方程组作为电磁分析为为[1,2]误差引起的磁场分布误差。出发点,有限元方法计算的未知量主要是磁位和ITER大型超导磁体的场强、储能大,对磁体电位。其他的诸如磁场磁通密度、电流密度、能的结构、制造工艺等都提出了较高的要求。由于量、力、损耗、电感和电容主要可以由这些自由度[3]电磁性能是超导磁体很重要的一个方面,所以我导出。收稿日期:2010-09-20作者简介:刘勃(1985-),
7、在读博士,研究方向:ITER超导导体测试与分析。#30#超导技术Superconductivity第1期本文将用Ansys软件来对CS,TF,PF导体进行电磁分析。2.2PRO/E软件Pro/Engineer操作软件是美国参数技术公司(PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/Engineer软件以参数化著称,是参数化技术的最早应用者,在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位,Pro/Engineer作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界[4]的认可和推广。PRO/E软件与Ansys软
