高温酸化物超伝導体の応用機器のための解析手法と最適化設計に関する研究

高温氧化物超导体应用设备分析方法及优化设计研究

• 批准号: 14750211
• 负责人: 野口 聡
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750211/
• 关键词: 超伝導応用; 最適化設計; 高温酸化物超伝導体; 数値解析; 有限要素法; Element Free Glarkin法

本研究は,温酸化物超伝導体の電磁界および熱解析の連成問題の高精度化と最適化設計手法を用いた超伝導応用機器の特性改善のための検討が目的となっている.高温酸化物超伝導体の電磁界解析手法として,主にE-J特性を考慮した非線形有限要素法が使用されているが,解の収束性に問題がある.そこで,昨年度(H14年度)は,エレメント・フリー・ガラーキン法を導入し,解の収束性の改善を図った.その結果,ある程度の改善はみられたが,問題解決には至らなかった.そこで,該当年度(H15年度)は,有限要素法に対して,隣接要素の影響を考慮する改善手法を提案し,解の収束性の問題を解決し,提案手法の妥当性を検証した.さらに,高温酸化物超伝導体を使用した超電導エネルギー貯蔵装置(SMES)の最適化設計を試みた.まず,独自に開発してきた非線形最適化手法を用いた超伝導マグネットの手法に,高温酸化物超伝導テープ線材の持つ異方性を考慮することができるようにした.昨年度までは,Y系超伝導線材の異方性を考慮した新しい手法の提案を行った.該当年度は,この手法を基に,ソレノイドコイル,マルチポールコイル,トロイダルコイルなどのコイル形状に対して最適化設計を適用し,少ない体積で同量のエネルギーを蓄積できるマグネット形状を確認し,提案手法の有用性が確認できた。これらの成果は,6th European Conference on Applied Superconductivityをはじめとする国内外の学会にて発表を行った.

This study aims to improve the accuracy of the optimization design method for the electromagnetic field and thermal analysis of temperature acidified superconductors and improve the characteristics of superconductors. The electromagnetic analysis method of high temperature acidified superconductors is mainly used to solve the problem of coherence by considering the E-J characteristics of the superconductors and the nonlinear finite element method. In 2014 (H14), the introduction of the new method to improve the cohesion of the solution. The result is that the degree of improvement is very high, and the problem is solved. In the current year (H15), the finite element method was used to consider the influence of adjacent elements, propose improvement methods, solve the problem of coherence, and verify the appropriateness of the proposed methods. In this paper, the optimal design of Superconductivity Storage Device (SMES) for high temperature acidified superconductors is studied. In this paper, the author develops a non-linear optimization method to consider the anisotropy of high temperature acidified superconductors. In the past year, Y-series superconductors have been proposed for consideration of their anisotropy. This year, the method is based on the application of optimization design, volume reduction, and the same amount of product accumulation, and the usefulness of the proposed method is confirmed. The 6th European Conference on Applied Superconductivity was held in Beijing.

项目成果

S.Noguchi: "An Optimization Method for Design of SMES Coils Using YBCO Tape"IEEE Transaction on Applied Superconductivity. (掲載決定). (2003)

S.Noguchi：“使用 YBCO 磁带设计 SMES 线圈的优化方法”IEEE 应用超导学报（2003 年出版）。

S.Noguchi: "An Optimal Design Method for SMES Coils Using HTS Tapes"IEEE Transaction on Applied Superconductivity. Vol.12No.1. 1459-1462 (2002)

S.Noguchi：“使用高温超导带的 SMES 线圈的优化设计方法”IEEE 应用超导学报。