电工技术学报  2015, Vol. 30 Issue (13): 32-38    DOI:
电力电子及电力传动 |
基于3D有限元法的圆柱形永磁体与高温超导体悬浮特性的数字仿真
余志强1-4,张国民1,2,邱清泉1,2,胡磊1,2
1.中国科学院应用超导重点实验室 北京 100190
2.中国科学院电工研究所 北京 100190
3.中国科学院大学 北京 100190 4.石家庄铁道大学 石家庄 050043
Numerical Simulation of Levitation Characteristics of A Cylindrical Permanent Magnet and A High-temperature Superconductor Based on the 3D Finite-Element Method
Yu Zhiqiang1-4,Zhang Guomin1,2,Qiu Qingquan1,2,Hu Lei1,2
1.Key Laboratory of Applied Superconductivity Chinese Academy of Sciences Beijing 100190 China
2.Institute of Electrical Engineering Chinese Academy of Sciences Beijing 100190 China
3.University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100190 China
4.Shijiazhuang Tiedao University Shijiazhuang 050043 China
全文: PDF (2101 KB)  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 在场冷和零场冷两种条件下对圆柱形永磁体与高温超导块材之间的悬浮特性进行测量和分析。提出一种基于H-法的三维有限元模型用于动态分析永磁体相对高温超导块材运动时的悬浮特性。在此模型中,高温超导体的E-J电磁特性采用幂指数模型表示,有限元非线性方程组采用超松弛迭代的解法。相对于其他有限元模型,本模型具有在相同维度下变量少、计算速度快及易收敛等特点。通过仿真曲线与实验曲线的比较,验证了模型的有效性。
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余志强
张国民
邱清泉
胡磊
关键词 高温超导体悬浮特性H-法三维有限元模型幂指数模型    
Abstract:In this paper,we measured and analyzed the levitation characteristics of a cylindrical permanent magnet (PM) and a high-temperature superconductor (HTS) in zero-field cooling and field cooling conditions,respectively.A 3D finite-element model based on H-formulation is provided to simulate the dynamic levitation characteristic acting on the HTS with the PM moving.The E-J power law model is used to analyze the superconducting state.The nonlinear equations are solved by the over-relaxation iterative method.Compared with other finite-element models,the main advantages of the proposed model are with fewer variables,faster computing speed,and easier convergence.We proved the validity of the model by comparing the simulation with the experimental results.
Key wordsHigh-temperature superconductor    levitation characteristics    H-formulation    3D finite-element model    power law model   
收稿日期: 2014-12-08      出版日期: 2015-09-14
PACS: TM153  
基金资助:国家自然科学基金(51377155)和国家高技术研究发展(863)计划(2013AA050803)资助项目。
通讯作者: 张国民 男,1964年生,教授,研究员,博士生导师,研究方向为高温超导应用技术及高温超导体的物理特性。   
作者简介: 余志强 男,1977年生,博士研究生,研究方向为应用超导。
引用本文:   
余志强,张国民,邱清泉,胡磊. 基于3D有限元法的圆柱形永磁体与高温超导体悬浮特性的数字仿真[J]. 电工技术学报, 2015, 30(13): 32-38. Yu Zhiqiang ,Zhang Guomin ,Qiu Qingquan ,Hu Lei. Numerical Simulation of Levitation Characteristics of A Cylindrical Permanent Magnet and A High-temperature Superconductor Based on the 3D Finite-Element Method. Transactions of China Electrotechnical Society, 2015, 30(13): 32-38.
链接本文:  
https://dgjsxb.ces-transaction.com/CN/Y2015/V30/I13/32