Opera3D提供一个独立的多物理场耦合模块QUENCH用于分析超导磁体的失超过程。 MC74VHCT125ADR2利用QUENCH模块进行超导磁体失超过程分析,需要进行以下步骤:①创建待求解题的几何模型,包括各实体及导体线圈,由于导体线圈需要同时进行电磁场及热场计算,需定义导体线圈的电磁及热的材料属性并设置材料的物性参数;②定义模型中各实体的最大网格尺寸等网格参数,并生成有限元网格;③设置QUENCH模块的相关参数及输出变量,进行求解计算;④进行后处理,生成所需图表。

   知识要点:

   学习使用超导磁体失超分析模块QUENCH。

   模型介绍:

   本范例为一台25T内插高温超导磁体的失超分析。该超导磁体由产生15T背景磁场的低温超导磁体,以及产生10T磁场的高温内插超导磁体组成,如图7,3,1所示。当超导磁体受到外界扰动或者由于导线特性变差,局部温度升高,导致磁体运行电流超过超导线材的临界电流,致使电流加热超导线材使其温度进一步升高,从而越来越多的超导区域变为电阻态,这一过程被称为超导磁体失超。在超导磁体失超传播过程中,磁体内部会产生温度升高、电压升高、电流耦合等现象,给磁体带来潜在危害。对于高温超导磁体而言,由于其一般温度裕度较高,其失超传播非常慢,磁体失超的能量更容易释放到初始失超的区域(也称热点),造成该热点温升过高甚至烧毁超导线材。为此,需要设计有效可靠的失超保护系统,保证磁体在失超时不会受到永久损坏。失超过程伴随着复杂的电、磁、热耦合过程,为了验证及优化所需失超保护方案,失超仿真是十分必要的,本节将详述失超模块QUENCH的建模及后处理过程。

   本例中实际的低温超导磁体由多个低温超导线圈组成,这里仅将其简化为一个大螺管线圈导体作为高温超导磁体的背景场磁体,且假设该低温超导磁体不发生失超,而只分析高温超导磁体的失超过程。