系統安定化用超伝導エネルギー貯蔵装置の大規模解析手法と最適化設計に関する研究

系统稳定超导储能装置大规模分析方法及优化设计研究

基本信息

  • 批准号:
    16760228
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.24万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
  • 财政年份:
    2004
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2004 至 2005
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

系統安定化用超伝導エネルギー貯蔵装置(SMES)のためのコイルの形状最適化についての検討を行った。超伝導コイルを安定に運転させるためには、磁界-電流密度特性(B-J特性)などの超伝導特有の性質を考慮し、設計を行わなければならない。その際に、トロイダルコイル等は形状が複雑なことから、数値解析による評価が必要となる。さらに、高価な超伝導導体の使用量を削減するために、最適化アルゴリズムを導入することで、形状最適化設計を行い、その手法を確立した。また、大型コイルになると、コイル内で温度差が生じることもあることから、それらを考慮し、温度異存する磁界-電流密度特性(B-J特性)を考慮することで、実用的な設計手法へと発展させた。さらに、磁場解析に時間を要することから、PCクラスタを使用することで、時間の短縮を試みた。実例として、72MJ蓄積できるトロイダルコイルの最適化設計を行った。そして、構成されるコイルが8個から24個までを最適化設計し、その高温超伝導導体使用量と漏れ磁界などを比較した。その結果、8〜10個では導体使用量も多く、漏れ磁界も大きいが、12個以上では違いがほぼ無く、導体使用量は少なく、漏れ磁界も小さかった。また、同蓄積容量のマルチポールコイルと比較したときに、トロイダルコイルは導体使用量で85%に、漏れ磁界でも大きく低減できており、トロイダルコイルの性能の良さが示せた。このように、磁場解析と最適化アルゴリズムを併用することで、超伝導固有の特性を考慮した上で、超伝導エネルギー貯蔵装置の形状最適化設計を可能にした。
System stability and adopting super 伝 guide エ ネ ル ギ ー 蔵 storage device (SMES) の た め の コ イ ル の shape optimization に つ い て の 検 line for を っ た. Super 伝 guide コ イ ル を settle に transport planning さ せ る た め に は features, magnetic - current density (B - J) な ど の super 伝 guide nature の を し, unique design line を わ な け れ ば な ら な い. そ の interstate に, ト ロ イ ダ ル コ イ ル は shapes such as が complex 雑 な こ と か ら, the numerical analytic に よ る review 価 が necessary と な る. さ ら に, high 価 な super 伝 guide の usage を conductor cuts す る た め に, optimization ア ル ゴ リ ズ ム を import す る こ と で, line shape optimization design を い, そ の gimmick を establish し た. ま た, large コ イ ル に な る と, コ イ ル で が temperature difference in raw じ る こ と も あ る こ と か ら, そ れ ら を consider し, temperature す る magnetic industry - current density (B - J) を consider す る こ と で, be use な design gimmick へ と 発 exhibition さ せ た. さ ら に, magnetic field analytical に time を す る こ と か ら, PC ク ラ ス タ を use す る こ と で, shortening time の を try み た. Practical example: と て て, 72MJ accumulation: で るトロ るトロ ダ ダ コ コ った るトロ <s:1> the <s:1> optimal design を rows った. そ し て, composition さ れ る コ イ ル が eight か ら 24 ま で を optimization design し, そ の high temperature super 伝 guide usage と れ leakage magnetic conductor boundary な ど を compare し た. そ の results, 8 ~ 10 で は conductor usage も く, れ magnetic leakage boundary も big き い が, more than 12 で は violations い が ほ ぼ く, less conductor usage は な く, leakage magnetic boundary れ も small さ か っ た. ま た, with accumulation capacity の マ ル チ ポ ー ル コ イ ル と compare し た と き に, ト ロ イ ダ ル コ イ ル は conductor usage で 85% に, leakage magnetic boundary れ で も big き く low cut で き て お り, ト ロ イ ダ ル コ イ ル の performance good の さ が shown せ た. Analytical と こ の よ う に, magnetic field optimization ア ル ゴ リ ズ ム を and す る こ と で, super 伝 inherent の を consider し た で, super 伝 guide エ ネ ル ギ ー の 蔵 storage device may shape optimization design を に し た.

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Transient Stability Analysis of Large Aluminum Stabilized Superconductor by 2D and 3D Finite Element Analysis
通过 2D 和 3D 有限元分析大型铝稳定超导体的瞬态稳定性
An optimal configuration design method for HTS-SMES coils
  • DOI:
    10.1109/tasc.2005.849337
  • 发表时间:
    2005-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    S. Noguchi;A. Ishiyama;S. Akita;H. Kasahara;Y. Tatsuta;S. Kouso
  • 通讯作者:
    S. Noguchi;A. Ishiyama;S. Akita;H. Kasahara;Y. Tatsuta;S. Kouso
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  • 影响因子:
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  • 通讯作者:
    中田 節也
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  • 通讯作者:
    長屋 重夫
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
    尾下 遥;矢代 聡佳;鄭 斉一;市川 哲理;柿本 雄太;石山 敦士;野口 聡;渡部 智則;長屋 重夫;竹内希,神谷佑,溝口秀彰,立花孝介,佐伯亮,安岡康一
  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    森田悠介,田上英人,須田善行,滝川浩史,神谷雅男,瀧真,長谷川祐史,辻信広
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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    0
  • 作者:
    稲垣 善太;小曽根 裕一;伊東 慶太;石山 敦士;植田 浩史;野口 聡
  • 通讯作者:
    野口 聡

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