Статья
Моделирование процессов распространения нормальной зоны в токонесущих обмотках на основе высокотемпературных сверхпроводников
И. В. Мартиросян
НИЯУ МИФИ, Каширское ш., 31, 115409, Москва, Россия
e-mail: mephizic@gmail.com
Д. А. Александров
НИЯУ МИФИ, Каширское ш., 31, 115409, Москва, Россия
С. В. Покровский
НИЯУ МИФИ, Каширское ш., 31, 115409, Москва, Россия
В. В. Анищенко
НИТУ «МИСиС», Ленинский пр-кт, 4, 119049, Москва, Россия
УДК 538.945
Аннотация
В настоящей работе представлены результаты численного моделирования процессов распространения нормальной зоны в токонесущих обмотках на основе ленточных высокотемпературных сверхпроводящих композитов. Верификация численной модели выполнена путем сравнения расчетной скорости распространения нормальной зоны с аналитическим решением для единичной ВТСП ленты. На основе разработанной численной модели выполнен анализ и сравнение процессов распространения тепла в изолированной и неизолированной галетных ВТСП обмотках. Показано, что продольная скорость распространения нормальной зоны в неизолированной обмотке более, чем в 2.5 раза ниже, нежели в обмотке с термической и электрической изоляцией.
Ключевые слова: композитные ВТСП ленты: скорость распространения нормальной зоны; неизолированные ВТСП обмотки, FEM моделирование.
Литература
[1] Y.G. Kim, S. Hahn, K.L. Kim, O.J. Kwon, H. Lee, IEEE Transactions on Applied Superconductivity 22, 5200604 (2012). DOI: 10.1109/TASC.2011.2181931
[2] M. Mahamed, M. Yazdani-Asrami, V. Behjat, A. Yazdani, M. Sharifzadeh, Superconductivity 3, 100021 (2022). DOI: 10.1016/j.supcon.2022.100021
[3] A.B. Carlos, S.L. Jérika, Y.S. Carlos, F. Ernesto Ruppert, Journal of Physics: Conference Series 234, 032002 (2010).
[4] L. Liang, Y. Wang, P. Pang, Z. Yan, Z. Deng, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 604, 172283 (2024). DOI: 10.1088/1742-6596/234/3/032002
[5] K. Higashikawa, T. Nakamura, M. Sugano, K. Shikimachi, N. Hirano, S. Nagaya, IEEE Transactions on Applied Superconductivity 18, 758 (2008). DOI: 10.1109/TASC.2008.921890
[6] L. Guo, H. Liu, Q. Guo, Y. Shi, F. Liu, H. Ma, T. Li, L. Lei, IEEE Transactions on Applied Superconductivity 30, 1 (2020). DOI: 10.1109/TASC.2020.2981273
[7] T. Ito, S. Fukui, H. Kawashima, Y. Ogata, M. Furuse, T. Watanabe, S. Nagaya, J. Ogawa, IEEE Transactions on Applied Superconductivity 32, 1 (2022). DOI: 10.1109/TASC.2021.3136801
[8] Y. Zhai, C. Niu, X. Liu, F. Wang, J. Liu, Q. Wang, IEEE Transactions on Applied Superconductivity 32, 1 (2022). DOI: 10.1109/TASC.2022.3157253
[9] H. Maeda, Y. Yanagisawa, IEEE Transactions on Applied Superconductivity 24, 1 (2014). DOI: 10.1109/TASC.2013.2287707
[10] M. Marchevsky, Instruments 5, 27 (2021). DOI: 10.3390/instruments5030027
[11] J. Choi, C.S. Hwang, C.K. Lee, S.K. Kim, M. Park, I.K. Yu, Journal of Physics: Conference Series 871, 012086 (2017). DOI: 10.1088/1742-6596/871/1/012086
[12] S. Hahn, D.K. Park, J. Bascunan, Y. Iwasa, IEEE Transactions on Applied Superconductivity 21, 1592 (2011). DOI: 10.1109/TASC.2010.2093492
[13] S. Yoon, K. Cheon, H. Lee, S.-H. Moon, S.-Y. Kim, Y. Kim, S.-H. Park, K. Choi, G.-W. Hong, Physica C: Superconductivity 494, 242 (2013). DOI: 10.1016/j.physc.2013.05.010
[14] S. Hahn, Y. Kim, D. Keun Park, K. Kim, J.P. Voccio, J. Bascuñán, Y. Iwasa, Applied Physics Letters 103, 173511 (2013). DOI: 10.1063/1.4826217
[15] M. Marchevsky, S. Prestemon, O. Lobkis, R. Roth, D.C.v.d. Laan, J.D. Weiss, IEEE Transactions on Applied Superconductivity 32, 1 (2022).
[16] R. Heller, P. Blanchier, W.H. Fietz, M.J. Wolf, IEEE Transactions on Applied Superconductivity 29, 1 (2019). DOI: 10.1109/TASC.2019.2917154
[17] H. Song, M.W. Davidson, J. Schwartz, Superconductor Science and Technology 22, 062001 (2009). DOI: 10.1088/0953-2048/22/6/062001
[18] J.R. Hull, M.N. Wilson, L. Bottura, L. Rossi, M.A. Green, Y. Iwasa, S. Hahn, J.-L. Duchateau, S.S. Kalsi, Applied Superconductivity: Handbook on Devices and Applications // Superconducting Magnets / Book Editor(s):Paul Seidel. — Wiley‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2015. DOI: 10.1002/9783527670635.ch4
[19] D. Park, J. Bascuñán, Y. Li, W. Lee, Y. Choi, Y. Iwasa, IEEE Transactions on Applied Superconductivity 31, 1 (2021). DOI: 10.1109/TASC.2021.3064006
[20] H.W. Kim, Y.S. Jo, S.W. Kim, IEEE Transactions on Applied Superconductivity 33, 1 (2023). DOI:10.1109/TASC.2023.3266708
[21] V.V. Zubko, S.M. Ryabov, S.S. Fetisov, V.S. Vysotsky, Physics Procedia 67, 619 (2015). DOI: 10.1016/j.phpro.2015.06.105
[22] J. Van Nugteren. Normal zone propagation in a YBCO superconducting tape: A technical report performed within the framework of a graduation assignment as part of the Applied Physics Master of Science programme / J. Van Nugteren. — The Netherlands, (2012).
[23] S.V. Pokrovskii, I.V. Martirosian, D.A. Aleksandrov, Modern Transportation Systems and Technologies 10, 537 (2024). DOI: 10.17816/transsyst637429
[24] A. Bejan, Heat transfer: Evolution.: design and performance, John Wiley & Sons, 2022.
[25] R.H. Bellis, Y. Iwasa, Cryogenics 34, 129 (1994).
[26] E.E. Salazar, R.A. Badcock, M. Bajko, B. Castaldo, M. Davies, J. Estrada, V. Fry, J.T. Gonzales, P.C. Michael, M. Segal, R.F. Vieira, Z.S. Hartwig, Superconductor Science and Technology 34, 035027 (2021).