高磁場(chǎng)超導(dǎo)磁體科學(xué)

內(nèi)容概要

本書(shū)系統(tǒng)地介紹了高磁場(chǎng)超導(dǎo)磁體的工程設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行等方面的一些關(guān)鍵問(wèn)題，包括高磁場(chǎng)下高溫和低溫超導(dǎo)線/帶的電磁特性及其與外部電磁場(chǎng)、溫度和應(yīng)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(wèn)題；高磁場(chǎng)超導(dǎo)磁體的逆問(wèn)題、機(jī)械應(yīng)力/應(yīng)變、磁熱穩(wěn)定性、失超傳播規(guī)律和失超保護(hù)等?！　”緯?shū)適于從事應(yīng)用超導(dǎo)技術(shù)、低溫技術(shù)和磁體技術(shù)的研究人員和工程技術(shù)人員參考，特別適于從事超導(dǎo)強(qiáng)電技術(shù)及其應(yīng)用等方面的工程技術(shù)人員、高等院校的教師和高年級(jí)的學(xué)生使用。

作者簡(jiǎn)介

　　王秋良，中國(guó)科學(xué)院博士導(dǎo)師。研究員，工學(xué)博士。中科院電工所應(yīng)用超導(dǎo)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任，博士生導(dǎo)師，中國(guó)科學(xué)院“百人計(jì)劃”獲得者。中國(guó)科學(xué)院研究生院教授。1986年畢業(yè)于湖北大學(xué)物理系，獲學(xué)士學(xué)位，1991畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)院等離子物理研究所，低溫工程專(zhuān)業(yè)的碩士學(xué)位。1994畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)院電工研究所，工學(xué)博士學(xué)位。1996年畢業(yè)于日本九州大學(xué)工學(xué)部超導(dǎo)科學(xué)研究中心，完成博士后。1996-1997年在韓國(guó)科技部（STEPI）的資助下，于韓國(guó)電氣研究所工作。1998-2000年在韓國(guó)三星高等技術(shù)院任高級(jí)研究員，從事大規(guī)模超導(dǎo)聚變裝置研究。2000-2002年在英國(guó)牛津儀器公司，高級(jí)工程師，從事極高磁場(chǎng)的NMR和MRI超導(dǎo)磁體系統(tǒng)。2003-2004年，德國(guó)重離子加速器中心，客座教授，從事加速器二極磁體技術(shù)研究。多年來(lái)一直從事電工電能新技術(shù)研究，包括極高磁場(chǎng)應(yīng)用超導(dǎo)磁體科學(xué)和技術(shù)、特種超導(dǎo)電工裝備、低溫工程、空間磁體科學(xué)、加速器磁體技術(shù)、醫(yī)學(xué)介入治療、低溫傳質(zhì)傳熱、工程電磁場(chǎng)、大規(guī)模的計(jì)算軟件和材料制備技術(shù)等方面的研究。國(guó)際知名雜志和國(guó)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(guò)100余次。專(zhuān)著《高磁場(chǎng)超導(dǎo)磁體科學(xué)》科學(xué)出版社出版在當(dāng)代杰出青年文庫(kù)序列叢書(shū)。參加《材料工程大典》和《中國(guó)電氣工程大典》編寫(xiě)。承擔(dān)國(guó)家973、863和國(guó)際合作項(xiàng)目，創(chuàng)新項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金以及多項(xiàng)橫向等項(xiàng)目。希望招收的考生專(zhuān)業(yè)：超導(dǎo)技術(shù)、物理學(xué)、低溫傳質(zhì)傳熱、電機(jī)工程、電力電子、薄模材料、精密機(jī)械、測(cè)量和控制、醫(yī)療儀器、大規(guī)模計(jì)算軟件、強(qiáng)磁場(chǎng)、加速器技術(shù)。

書(shū)籍目錄

前言第1章　超導(dǎo)磁體科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用　1.1　超導(dǎo)電性的基本現(xiàn)象和相關(guān)的理論　　1.1.1　超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)　　1.1.2　超導(dǎo)體的基本特性　　1.1.3　超導(dǎo)電性的二流電子模型　　1.1.4　超導(dǎo)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(dǎo)體的CS囊微觀理論　1.2　實(shí)用化的超導(dǎo)線材的基本特性和發(fā)展趨勢(shì)　　1.2.1　鈮鈦超導(dǎo)線材——NbTI/Cu　　　1.2.2　A15型化合物鈮三錫和鈮三鋁超導(dǎo)線材　　1.2.3　BI系、Y系和MgB2高溫超導(dǎo)帶材　　1.2.4　Chevrel相超導(dǎo)體　　1.2.5　實(shí)用化的超導(dǎo)線/帶材的臨界電流密度和磁感應(yīng)強(qiáng)度之間的關(guān)系　1.3　超導(dǎo)磁體科學(xué)技術(shù)及其應(yīng)用　　1.3.1　高磁場(chǎng)核磁共振譜儀和人體核磁共振成像系統(tǒng)及強(qiáng)場(chǎng)生物醫(yī)學(xué)效應(yīng)　　1.3.2　高磁場(chǎng)高能加速器磁體　　1.3.3　高磁場(chǎng)受控?zé)岷司圩兂瑢?dǎo)磁體　　1.3.4　配置在大科學(xué)平臺(tái)上的強(qiáng)磁場(chǎng)裝置——散裂中子源　　1.3.5　用于混合磁體和科學(xué)儀器的極高磁場(chǎng)超導(dǎo)磁體　　1.3.6　實(shí)現(xiàn)材料科學(xué)研究的高磁場(chǎng)超導(dǎo)磁體系統(tǒng)　　1.3.7　空間探測(cè)和輻射防護(hù)高磁場(chǎng)超導(dǎo)磁體系統(tǒng)　1.3.8　超導(dǎo)電工技術(shù)應(yīng)用　1.4　高磁場(chǎng)超導(dǎo)磁體技術(shù)發(fā)展面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)　參考文獻(xiàn)第2章　高磁場(chǎng)超導(dǎo)磁體的電磁場(chǎng)逆問(wèn)題　2.1　高磁場(chǎng)超導(dǎo)磁體的電磁場(chǎng)理論　2.2　塊狀導(dǎo)體的磁感應(yīng)強(qiáng)度　2.3　螺管形線圈的磁場(chǎng)分布　　2.3.1　環(huán)形電流絲的磁感應(yīng)強(qiáng)度　　2.3.2　螺管線圈的磁感應(yīng)強(qiáng)度　　2.3.3　不完整的螺管線圈的磁感應(yīng)強(qiáng)度　　2.3.4　矩形截面的橢圓形線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布　2.4　高均勻度螺管形超導(dǎo)磁體　2.5　高磁場(chǎng)超導(dǎo)螺管形線圈設(shè)計(jì)的一般考慮　2.6　加速器超導(dǎo)磁體的磁場(chǎng)　2.7　高磁場(chǎng)超導(dǎo)磁體電磁設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)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(duì)比　　2.7.5　遺傳優(yōu)化算法在非線性規(guī)劃中的應(yīng)用　　2.7.6　優(yōu)化方法的改進(jìn)及相互結(jié)合　2.8　高溫超導(dǎo)磁體電磁設(shè)計(jì)　2.9　高磁場(chǎng)核磁共振譜儀和人體核磁共振成像超導(dǎo)磁體　2.10　球坐標(biāo)系下磁場(chǎng)的目標(biāo)場(chǎng)方法　2.11　傳導(dǎo)冷卻的超導(dǎo)磁體和加速器二極磁體　參考文獻(xiàn)第3章　高磁場(chǎng)超導(dǎo)磁體的機(jī)械穩(wěn)定性　3.1　高磁場(chǎng)超導(dǎo)磁體機(jī)械穩(wěn)定性的有限元分析方法　　3.1.1　應(yīng)力/應(yīng)變關(guān)系　　3.1.2　軸對(duì)稱(chēng)條件下應(yīng)力與應(yīng)變　　3.1.3　元素積分點(diǎn)的應(yīng)力與應(yīng)變　　3.1.4　材料的非線性問(wèn)題　　3.1.5　ANSYS分析非線性應(yīng)力問(wèn)題　3.2　螺管線圈的熱機(jī)械和電磁條件下應(yīng)力、應(yīng)變特性　3.3　多螺管線圈的平面應(yīng)力/應(yīng)變的分析（GPS）　3.4　極高磁場(chǎng)超導(dǎo)磁體的彈塑性分析理論　3.5　極高磁場(chǎng)超導(dǎo)磁體的彈塑性FEA模型　3.6　高磁場(chǎng)超導(dǎo)線的電和熱機(jī)械效應(yīng)　3.7　高溫超導(dǎo)線圈的熱和電磁應(yīng)力分析　3.8　實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬超導(dǎo)繞組的機(jī)械特性　3.9　加速器超導(dǎo)磁體的機(jī)械結(jié)構(gòu)　參考文獻(xiàn)第4章　超導(dǎo)體的磁熱穩(wěn)定性理論　4.1　非理想II類(lèi)超導(dǎo)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(dòng)態(tài)穩(wěn)定化理論　4.4　低溫穩(wěn)定化理論　4.5　超導(dǎo)復(fù)合帶/薄膜的本征穩(wěn)定理論　4.6　圓柱形截面超導(dǎo)復(fù)合線材的本征穩(wěn)定理論　4.7　超導(dǎo)薄膜的熱穩(wěn)定性　4.8　高溫超導(dǎo)薄膜的本征穩(wěn)定性　4.9　超導(dǎo)線的基材與超導(dǎo)體截面積之比對(duì)于磁體穩(wěn)定性的影響　4.10　高溫超導(dǎo)體的指數(shù)損耗和電流衰減　參考文獻(xiàn)第5章　超導(dǎo)體的交流損耗　5.1　超導(dǎo)和常規(guī)電力機(jī)械的損耗比較　5.2　超導(dǎo)體的磁滯損耗　　5.2.1　一維矩形超導(dǎo)塊的磁滯損耗　　5.2.2　軸向磁場(chǎng)中圓柱形超導(dǎo)塊的磁滯損耗　　5.2.3　橫向磁場(chǎng)中圓柱形超導(dǎo)塊的磁滯損耗　　5.2.4　具有傳輸電流的超導(dǎo)塊的磁滯損耗　5.3　超導(dǎo)線材在橫向磁場(chǎng)中的耦合損耗　　5.3.1　超導(dǎo)復(fù)合線的耦合時(shí)間常數(shù)　　5.3.2　臨界磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)時(shí)間的變化率　　5.3.3　橫向磁場(chǎng)中耦合損耗的計(jì)算　5.4　多截面復(fù)合超導(dǎo)線材在橫向磁場(chǎng)中的耦合時(shí)間常數(shù)　5.5　超導(dǎo)線材在橫向磁場(chǎng)中的穿透損耗　5.6　具有直流傳輸電流的超導(dǎo)多絲塊的附屬損耗　5.7　高溫超導(dǎo)帶材AC損耗的有限元分析技術(shù)　5.8　超導(dǎo)電纜的電流分布和損耗　5.9　超導(dǎo)線的自場(chǎng)磁滯損耗　5.10　多絲超導(dǎo)股在橫向和縱向磁場(chǎng)中的磁熱穩(wěn)定性　5.11　考慮縱向磁場(chǎng)的多重超導(dǎo)電纜的設(shè)計(jì)　參考文獻(xiàn)第6章　超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的失超保護(hù)技術(shù)　6.1　超導(dǎo)磁體失超的產(chǎn)生　6.2　超導(dǎo)磁體的保護(hù)和檢測(cè)電路　6.3　絕熱穩(wěn)定化超導(dǎo)磁體的失超零維分析方法　6.4　絕熱穩(wěn)定化超導(dǎo)磁體的失超傳播速度　6.5　絕熱穩(wěn)定化小型超導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)線圈失超保護(hù)電路分析　6.8　絕熱穩(wěn)定化超導(dǎo)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(dǎo)磁體的失超問(wèn)題　　6.10　失超分析程序4Quench　6.11　餅狀結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)線圈的失超傳播　6.12　高溫超導(dǎo)薄膜和涂層導(dǎo)體內(nèi)的正常區(qū)域的傳播速度　6.13　BI系高溫超導(dǎo)磁體的正常區(qū)域傳播分析方法　6.14　鋁穩(wěn)定化的超導(dǎo)體的穩(wěn)定性和失超傳播　6.15　制冷機(jī)冷卻的超導(dǎo)磁體在勵(lì)磁時(shí)的穩(wěn)定性和失超分析　參考文獻(xiàn)第7章大規(guī)模CICC超導(dǎo)磁體失超和運(yùn)行　7.1　CICC導(dǎo)體失超研究的發(fā)展　7.2　一維CICC超導(dǎo)體失超過(guò)程的物理模型和數(shù)學(xué)簡(jiǎn)化　7.3　CICC超導(dǎo)體失超的解析解法　7.4　具有中心孔的CICC導(dǎo)體穩(wěn)定性　7.5　CICC超導(dǎo)體失超的移動(dòng)網(wǎng)格有限體元和有限元分析　　7.5.1　移動(dòng)網(wǎng)格的有限體元方法　　7.5.2　移動(dòng)網(wǎng)格有限元方法　7.6　大規(guī)模KSTAR Tokamak瞬態(tài)運(yùn)行的分析　　7.6.1　等離子放電過(guò)程中的感應(yīng)電流　　7.6.2　超導(dǎo)繞組內(nèi)的氦膨脹和熱轉(zhuǎn)換過(guò)程　　7.6.3　超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的超導(dǎo)股和結(jié)構(gòu)材料的交流損耗　參考文獻(xiàn)附錄Ⅰ　超導(dǎo)和低溫材料的物理參數(shù)?、?1　YBCO超導(dǎo)材料的基本物理特性?、?2　銀的物理特性?、?3　BI2223超導(dǎo)體的物理特性?、?4　低溫超導(dǎo)材料及其穩(wěn)態(tài)基材的物理特性附錄Ⅱ　低溫結(jié)構(gòu)材料和超導(dǎo)材料的機(jī)械特性參考文獻(xiàn)

編輯推薦

　　高磁場(chǎng)超導(dǎo)磁體科學(xué)是為了解決高磁場(chǎng)磁體實(shí)際應(yīng)用中一系列重要的科學(xué)問(wèn)題，本書(shū)第1章討論了超導(dǎo)磁體科學(xué)的基礎(chǔ)問(wèn)題；第2章重點(diǎn)研究高磁場(chǎng)超導(dǎo)磁體電磁場(chǎng)逆問(wèn)題；第3章是高磁場(chǎng)超導(dǎo)磁體機(jī)械穩(wěn)定性分析，特別討論了高應(yīng)力條件下材料的非線性對(duì)于設(shè)計(jì)極高磁場(chǎng)運(yùn)行的影響；第4章討論了超導(dǎo)磁體磁熱穩(wěn)定性理論；第5章是超導(dǎo)線材的交流損耗問(wèn)題分析；第6章是高磁場(chǎng)失超分析方法和保護(hù)問(wèn)題及運(yùn)行診斷；第7章重點(diǎn)討論了大規(guī)模CICC超導(dǎo)磁體的穩(wěn)定性和失超，同時(shí)研究了大規(guī)模超導(dǎo)KSTAR Tokamak瞬態(tài)運(yùn)行等問(wèn)題。

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