高磁場超導磁體科學

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地介紹了高磁場超導磁體的工程設計、建造和運行等方面的一些關鍵問題，包括高磁場下高溫和低溫超導線/帶的電磁特性及其與外部電磁場、溫度和應力等的變化規(guī)律，超流、超臨界和常壓低溫流體的傳質(zhì)熱、兩相流中的非線性問題；高磁場超導磁體的逆問題、機械應力/應變、磁熱穩(wěn)定性、失超傳播規(guī)律和失超保護等?！　”緯m于從事應用超導技術、低溫技術和磁體技術的研究人員和工程技術人員參考，特別適于從事超導強電技術及其應用等方面的工程技術人員、高等院校的教師和高年級的學生使用。

作者簡介

　　王秋良，中國科學院博士導師。研究員，工學博士。中科院電工所應用超導重點實驗室副主任，博士生導師，中國科學院“百人計劃”獲得者。中國科學院研究生院教授。1986年畢業(yè)于湖北大學物理系，獲學士學位，1991畢業(yè)于中國科學院等離子物理研究所，低溫工程專業(yè)的碩士學位。1994畢業(yè)于中國科學院電工研究所，工學博士學位。1996年畢業(yè)于日本九州大學工學部超導科學研究中心，完成博士后。1996-1997年在韓國科技部（STEPI）的資助下，于韓國電氣研究所工作。1998-2000年在韓國三星高等技術院任高級研究員，從事大規(guī)模超導聚變裝置研究。2000-2002年在英國牛津儀器公司，高級工程師，從事極高磁場的NMR和MRI超導磁體系統(tǒng)。2003-2004年，德國重離子加速器中心，客座教授，從事加速器二極磁體技術研究。多年來一直從事電工電能新技術研究，包括極高磁場應用超導磁體科學和技術、特種超導電工裝備、低溫工程、空間磁體科學、加速器磁體技術、醫(yī)學介入治療、低溫傳質(zhì)傳熱、工程電磁場、大規(guī)模的計算軟件和材料制備技術等方面的研究。國際知名雜志和國內(nèi)核心期刊上發(fā)表論文共145篇，其中SCI收錄有54篇，EI收錄有68篇。SCI期刊中他人引用超過100余次。專著《高磁場超導磁體科學》科學出版社出版在當代杰出青年文庫序列叢書。參加《材料工程大典》和《中國電氣工程大典》編寫。承擔國家973、863和國際合作項目，創(chuàng)新項目、國家自然科學基金以及多項橫向等項目。希望招收的考生專業(yè)：超導技術、物理學、低溫傳質(zhì)傳熱、電機工程、電力電子、薄模材料、精密機械、測量和控制、醫(yī)療儀器、大規(guī)模計算軟件、強磁場、加速器技術。

書籍目錄

前言第1章　超導磁體科學技術的發(fā)展和應用　1.1　超導電性的基本現(xiàn)象和相關的理論　　1.1.1　超導體的發(fā)現(xiàn)　　1.1.2　超導體的基本特性　　1.1.3　超導電性的二流電子模型　　1.1.4　超導體的倫敦方程　　1.1.5　金茲堡一朗道理論——G-L方程　　1.1.6　超導體的CS囊微觀理論　1.2　實用化的超導線材的基本特性和發(fā)展趨勢　　1.2.1　鈮鈦超導線材——NbTI/Cu　　　1.2.2　A15型化合物鈮三錫和鈮三鋁超導線材　　1.2.3　BI系、Y系和MgB2高溫超導帶材　　1.2.4　Chevrel相超導體　　1.2.5　實用化的超導線/帶材的臨界電流密度和磁感應強度之間的關系　1.3　超導磁體科學技術及其應用　　1.3.1　高磁場核磁共振譜儀和人體核磁共振成像系統(tǒng)及強場生物醫(yī)學效應　　1.3.2　高磁場高能加速器磁體　　1.3.3　高磁場受控熱核聚變超導磁體　　1.3.4　配置在大科學平臺上的強磁場裝置——散裂中子源　　1.3.5　用于混合磁體和科學儀器的極高磁場超導磁體　　1.3.6　實現(xiàn)材料科學研究的高磁場超導磁體系統(tǒng)　　1.3.7　空間探測和輻射防護高磁場超導磁體系統(tǒng)　1.3.8　超導電工技術應用　1.4　高磁場超導磁體技術發(fā)展面臨的技術挑戰(zhàn)　參考文獻第2章　高磁場超導磁體的電磁場逆問題　2.1　高磁場超導磁體的電磁場理論　2.2　塊狀導體的磁感應強度　2.3　螺管形線圈的磁場分布　　2.3.1　環(huán)形電流絲的磁感應強度　　2.3.2　螺管線圈的磁感應強度　　2.3.3　不完整的螺管線圈的磁感應強度　　2.3.4　矩形截面的橢圓形線圈磁感應強度的分布　2.4　高均勻度螺管形超導磁體　2.5　高磁場超導螺管形線圈設計的一般考慮　2.6　加速器超導磁體的磁場　2.7　高磁場超導磁體電磁設計的數(shù)學優(yōu)化方法　　2.7.1　序列二次規(guī)劃算法　　2.7.2　模擬退火優(yōu)化算法　　2.7.3　遺傳優(yōu)化算法（GA）　　2.7.4　遺傳優(yōu)化算法和傳統(tǒng)搜索方法的對比　　2.7.5　遺傳優(yōu)化算法在非線性規(guī)劃中的應用　　2.7.6　優(yōu)化方法的改進及相互結合　2.8　高溫超導磁體電磁設計　2.9　高磁場核磁共振譜儀和人體核磁共振成像超導磁體　2.10　球坐標系下磁場的目標場方法　2.11　傳導冷卻的超導磁體和加速器二極磁體　參考文獻第3章　高磁場超導磁體的機械穩(wěn)定性　3.1　高磁場超導磁體機械穩(wěn)定性的有限元分析方法　　3.1.1　應力/應變關系　　3.1.2　軸對稱條件下應力與應變　　3.1.3　元素積分點的應力與應變　　3.1.4　材料的非線性問題　　3.1.5　ANSYS分析非線性應力問題　3.2　螺管線圈的熱機械和電磁條件下應力、應變特性　3.3　多螺管線圈的平面應力/應變的分析（GPS）　3.4　極高磁場超導磁體的彈塑性分析理論　3.5　極高磁場超導磁體的彈塑性FEA模型　3.6　高磁場超導線的電和熱機械效應　3.7　高溫超導線圈的熱和電磁應力分析　3.8　實驗和數(shù)值模擬超導繞組的機械特性　3.9　加速器超導磁體的機械結構　參考文獻第4章　超導體的磁熱穩(wěn)定性理論　4.1　非理想II類超導體及I臨界態(tài)模型　4.2　磁通跳躍的絕熱穩(wěn)定化理論　4.3　動態(tài)穩(wěn)定化理論　4.4　低溫穩(wěn)定化理論　4.5　超導復合帶/薄膜的本征穩(wěn)定理論　4.6　圓柱形截面超導復合線材的本征穩(wěn)定理論　4.7　超導薄膜的熱穩(wěn)定性　4.8　高溫超導薄膜的本征穩(wěn)定性　4.9　超導線的基材與超導體截面積之比對于磁體穩(wěn)定性的影響　4.10　高溫超導體的指數(shù)損耗和電流衰減　參考文獻第5章　超導體的交流損耗　5.1　超導和常規(guī)電力機械的損耗比較　5.2　超導體的磁滯損耗　　5.2.1　一維矩形超導塊的磁滯損耗　　5.2.2　軸向磁場中圓柱形超導塊的磁滯損耗　　5.2.3　橫向磁場中圓柱形超導塊的磁滯損耗　　5.2.4　具有傳輸電流的超導塊的磁滯損耗　5.3　超導線材在橫向磁場中的耦合損耗　　5.3.1　超導復合線的耦合時間常數(shù)　　5.3.2　臨界磁感應強度對時間的變化率　　5.3.3　橫向磁場中耦合損耗的計算　5.4　多截面復合超導線材在橫向磁場中的耦合時間常數(shù)　5.5　超導線材在橫向磁場中的穿透損耗　5.6　具有直流傳輸電流的超導多絲塊的附屬損耗　5.7　高溫超導帶材AC損耗的有限元分析技術　5.8　超導電纜的電流分布和損耗　5.9　超導線的自場磁滯損耗　5.10　多絲超導股在橫向和縱向磁場中的磁熱穩(wěn)定性　5.11　考慮縱向磁場的多重超導電纜的設計　參考文獻第6章　超導磁體系統(tǒng)的失超保護技術　6.1　超導磁體失超的產(chǎn)生　6.2　超導磁體的保護和檢測電路　6.3　絕熱穩(wěn)定化超導磁體的失超零維分析方法　6.4　絕熱穩(wěn)定化超導磁體的失超傳播速度　6.5　絕熱穩(wěn)定化小型超導磁體中橫向正常區(qū)域的傳播速度　6.6　絕熱穩(wěn)定化的超導線圈的失超特性　　6.6.1　一維有界的正常區(qū)　　6.6.2　二維有界正常區(qū)域傳播　　6.6.3　三維有界正常區(qū)域傳播　6.7　幾種超導線圈失超保護電路分析　6.8　絕熱穩(wěn)定化超導線圈失超數(shù)值分析發(fā)展　6.9　絕熱穩(wěn)定化磁體失超的數(shù)值方法　　6.9.1　絕熱穩(wěn)定化三維螺管線圈的失超分析方法　　6.9.2　二維有限元分析超導磁體的失超問題　　6.10　失超分析程序4Quench　6.11　餅狀結構的超導線圈的失超傳播　6.12　高溫超導薄膜和涂層導體內(nèi)的正常區(qū)域的傳播速度　6.13　BI系高溫超導磁體的正常區(qū)域傳播分析方法　6.14　鋁穩(wěn)定化的超導體的穩(wěn)定性和失超傳播　6.15　制冷機冷卻的超導磁體在勵磁時的穩(wěn)定性和失超分析　參考文獻第7章大規(guī)模CICC超導磁體失超和運行　7.1　CICC導體失超研究的發(fā)展　7.2　一維CICC超導體失超過程的物理模型和數(shù)學簡化　7.3　CICC超導體失超的解析解法　7.4　具有中心孔的CICC導體穩(wěn)定性　7.5　CICC超導體失超的移動網(wǎng)格有限體元和有限元分析　　7.5.1　移動網(wǎng)格的有限體元方法　　7.5.2　移動網(wǎng)格有限元方法　7.6　大規(guī)模KSTAR Tokamak瞬態(tài)運行的分析　　7.6.1　等離子放電過程中的感應電流　　7.6.2　超導繞組內(nèi)的氦膨脹和熱轉(zhuǎn)換過程　　7.6.3　超導磁體系統(tǒng)的超導股和結構材料的交流損耗　參考文獻附錄Ⅰ　超導和低溫材料的物理參數(shù)　Ⅰ.1　YBCO超導材料的基本物理特性?、?2　銀的物理特性?、?3　BI2223超導體的物理特性?、?4　低溫超導材料及其穩(wěn)態(tài)基材的物理特性附錄Ⅱ　低溫結構材料和超導材料的機械特性參考文獻

編輯推薦

　　高磁場超導磁體科學是為了解決高磁場磁體實際應用中一系列重要的科學問題，本書第1章討論了超導磁體科學的基礎問題；第2章重點研究高磁場超導磁體電磁場逆問題；第3章是高磁場超導磁體機械穩(wěn)定性分析，特別討論了高應力條件下材料的非線性對于設計極高磁場運行的影響；第4章討論了超導磁體磁熱穩(wěn)定性理論；第5章是超導線材的交流損耗問題分析；第6章是高磁場失超分析方法和保護問題及運行診斷；第7章重點討論了大規(guī)模CICC超導磁體的穩(wěn)定性和失超，同時研究了大規(guī)模超導KSTAR Tokamak瞬態(tài)運行等問題。

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