高磁場超導(dǎo)磁體科學(xué)

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　實用化的超導(dǎo)線材的基本特性和發(fā)展趨勢
　　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　高磁場核磁共振譜儀和人體核磁共振成像系統(tǒng)及強(qiáng)場生物醫(yī)學(xué)效應(yīng)
　　1.3.2　高磁場高能加速器磁體
　　1.3.3　高磁場受控?zé)岷司圩兂瑢?dǎo)磁體
　　1.3.4　配置在大科學(xué)平臺上的強(qiáng)磁場裝置——散裂中子源
　　1.3.5　用于混合磁體和科學(xué)儀器的極高磁場超導(dǎo)磁體
　　1.3.6　實現(xiàn)材料科學(xué)研究的高磁場超導(dǎo)磁體系統(tǒng)
　　1.3.7　空間探測和輻射防護(hù)高磁場超導(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　高磁場超導(dǎo)磁體的電磁場逆問題
　2.1　高磁場超導(dǎo)磁體的電磁場理論
　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　高磁場超導(dǎo)螺管形線圈設(shè)計的一般考慮
　2.6　加速器超導(dǎo)磁體的磁場
　2.7　高磁場超導(dǎo)磁體電磁設(shè)計的數(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
　2.9　高磁場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)系下磁場的目標(biāo)場方法
　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　高磁場超導(dǎo)磁體的機(jī)械穩(wěn)定性
　3.1　高磁場超導(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　軸對稱條件下應(yīng)力與應(yīng)變
　　3.1.3　元素積分點的應(yīng)力與應(yīng)變
　　3.1.4　材料的非線性問題
　　3.1.5　ANSYS分析非線性應(yīng)力問題
　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　極高磁場超導(dǎo)磁體的彈塑性分析理論
　3.5　極高磁場超導(dǎo)磁體的彈塑性FEA模型
　3.6　高磁場超導(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　實驗和數(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　軸向磁場中圓柱形超導(dǎo)塊的磁滯損耗
　　5.2.3　橫向磁場中圓柱形超導(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)線材在橫向磁場中的耦合損耗
　　5.3.1　超導(dǎo)復(fù)合線的耦合時間常數(shù)
　　5.3.2　臨界磁感應(yīng)強(qiáng)度對時間的變化率
　　5.3.3　橫向磁場中耦合損耗的計算
　5.4　多截面復(fù)合超導(dǎo)線材在橫向磁場中的耦合時間常數(shù)
　5.5　超導(dǎo)線材在橫向磁場中的穿透損耗
　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)線的自場磁滯損耗
　5.10　多絲超導(dǎo)股在橫向和縱向磁場中的磁熱穩(wěn)定性
　5.11　考慮縱向磁場的多重超導(dǎo)電纜的設(shè)計
　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)磁體在勵磁時的穩(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)體失超過程的物理模型和數(shù)學(xué)簡化
　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)體失超的移動網(wǎng)格有限體元和有限元分析
　　7.5.1　移動網(wǎng)格的有限體元方法
　　7.5.2　移動網(wǎng)格有限元方法
　7.6　大規(guī)模KSTAR Tokamak瞬態(tài)運行的分析
　　7.6.1　等離子放電過程中的感應(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
　Ⅰ.2　銀的物理特性
?、?3　BI2223超導(dǎo)體的物理特性
　Ⅰ.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)