[发明专利]基于多场耦合模型的超导能源管道整体失超预测方法

权利要求书

1.一种基于多场耦合模型的超导能源管道整体失超预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在实验室测量不同温度下高温超导带材的临界电流，拟合得到临界电流I_c随温度变化的数据曲线I_c(T)；设计超导能源管道的结构参数和运行工况；根据工作温度T_f调用NIST计算低温燃料物性及电缆材料物性；

实时采集超导能源管道中电缆运行电流I_op；

(2)根据步骤(1)中超导能源管道的结构参数和临界电流I_c(T)建立电磁场模型，计算得到超导能源管道中铜骨架电流分布I_former(x)；

(3)先根据步骤(2)中所得电流分布I_former(x)，生成电磁换热分量h_EM，以此实现电磁场和流场之间的耦合作用；根据步骤(1)中运行工况和低温燃料物性，建立流场分析模型，计算得到低温燃料的换热系数沿轴向分布h(x)；

(4)根据步骤(2)中所得电流分布I_former(x)和步骤(3)中所得换热系数分布h(x)，建立热分析模型，计算得到超导能源管道轴向温度分布T(x)；

(5)根据步骤(4)所得的轴向温度分布T(x)，更新模型参数，以此实现温度场和其他各物理场之间的耦合作用，并进入下一时间步长的计算，重复步骤(2)-(5)，直至达到设定时间t_total时，计算结束，并提取最高温度随时间的变化曲线T(t)；

(6)判断由步骤(5)中所得的最高温度随时间的变化曲线T(t)是否符合超导能源管道整体失超判定准则，以此预测超导能源管道是否整体失超。

2.根据权利要求1所述的一种基于多场耦合模型的超导能源管道整体失超预测方法，其特征在于：所述的步骤(2)中电磁场模型选用基于基尔霍夫定律的守恒模型，方程为：

I_op＝I_f+∑I_i

其中，U为端电压，I_i是流经电流，R_f是铜骨架的电阻，R₁-R_m是各个超导带材的电阻，I_f是铜骨架上的电流，I₁-I_m是各个超导带材的电流；I_op是运行电流，L_f是铜骨架的自感，L₁-L_m是各个超导层的自感，M_i,j是超导带i和j之间的互感；

超导带材电流电压特性遵循n指数幂关系，如下：

其中，E₀是失超电压，l为带材长度，I_c是临界电流，n为幂指数。