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FAIR(Facility for Antiproton and Ion Research)项目中收集环-CR(CollectorRing)二极超导磁体的研发是我国与德国政府间的国际合作项目。本课题对CR二极超导磁体开展了比较全面的工程计算和分析。为CR二极超导磁体的设计和制造提供了重要依据。
对于超导磁体,进行充分的电磁、机械和传热方面的分析是必要的。在本文中,用CATIA软件进行CR二极超导磁体的模型设计,并用有限元分析软件ANSYS对模型进行分析。为保证分析结果的可靠性,用不同的磁场计算方法对CR二极超导磁体的磁场进行计算,通过比较磁场计算结果和物理设计的要求,确定了磁场计算的正确性。接着以电磁分析为基础,应用ANSYS的电磁一结构耦合分析对线圈盒进行了结构设计与力学分析,并开展了冷屏、外杜瓦、磁体支撑、电流引线的结构设计与相关的力学、热学分析。
在进行设计与分析的过程中,还开展了与磁体设计相关的导体和实验磁体的测试和实验,这些测试和实验的结果是正式磁体设计、改进的重要依据。
本论文的创新点是在国内首次对大型加速器二极超导磁体开展了全面的电磁、机械和传热分析,提出将高温超导技术应用于FAIR收集环二极超导磁体的电流引线设计。