[发明专利]一种高温超导CORC仿真建模方法

权利要求书

1.一种高温超导CORC仿真建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、根据实际超导CORC的三维结构，忽略超导带材的厚度，建立超导CORC三维电磁仿真模型并求解；

步骤二、根据超导CORC的截面结构，建立超导CORC的二维电磁仿真模型；

步骤三、从三维电磁仿真模型中提取电流密度矢量沿超导带材宽度方向的分布，并将其作为二维电磁仿真模型的激励，求解电流密度矢量沿超导带材厚度方向的分布，获得超导CORC三维结构对其电磁特性的影响；

其中，所述步骤一进一步包括：

步骤11，确定超导CORC的结构参数，以及各组成部分材料参数，所述结构参数包括带材宽度、绕制半径、带材绕向角、带材间缝隙宽度，所述材料参数至少包括磁导率、电导率；

步骤12，基于COMSOL Multiphysics中的偏微分方程(PDE)以及磁场(mf)物理场模块，忽略超导带材厚度，建立CORC多物理场的三维电磁仿真模型，模型包括超导域与非超导域两部分；

步骤13，将磁场(mf)物理场的求解域设置为包括超导域与非超导域的所有域，设定对应的控制方程如下式(1)所示，将偏微分方程(PDE)物理场的求解域设置为超导域，其对应的控制方程如下式(2)所示：

其中，为磁场强度矢量；为电流密度矢量；为矢量磁位；为电场强度矢量；为磁感应强度矢量；电流矢量位；为带材表面的单位法向量；t为时间；γ为电导率；

步骤14，在偏微分方程(PDE)物理场的激励中调用磁场(mf)物理场中的磁感应强度变量，即式(2)中调用自磁场(mf)物理场模块，在磁场(mf)物理场的激励中调用偏微分方程(PDE)物理场中定义的电流密度矢量，即式(1)中调用自偏微分方程(PDE)物理场模块，从而实现偏微分方程(PDE)物理场与磁场(mf)物理场间的耦合，进而获得沿带材宽度方向上的电流分布。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤二进一步包括：

步骤21，根据超导CORC三维结构参数确定其截面结构，以及各部分在二维电磁仿真模型中相应的材料参数；

步骤22，建立超导CORC的二维电磁仿真模型，其对应的控制方程如下式(3)所示：

其中，ρ为电阻率；

步骤23，将三维电磁仿真模型中求解得到的沿带材宽度方向上的电流分布作为激励，施加到二维电磁仿真模型中。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤三进一步包括：

通过三维电磁仿真模型与二维电磁仿真模型的求解计算过程，获得电流密度、磁场强度在整个二维求解域的分布，进而得到电流密度分布，根据所述电流密度分布获得CORC的损耗特性与通流能力。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一中进一步包括：

对三维电磁仿真模型中总数为n的所有带材施加任意波形的电流激励，将任一根超导带材沿宽度方向等宽度切分为预定数量根子带，并获得每根子带上的时变电流值。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤三具体包括：将每一超导带材对应的各子带上的时变电流值作为激励对应地施加到二维电磁仿真模型中(n-1)根超导带材各自的子带上，对除上述(n-1)根带材之外的1根超导带材的整个带材截面施加总的电流约束，求解二维电磁仿真模型，获得整个带材截面的电流密度分布。