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目次
商品簡介
本書系統地介紹了高磁場超導磁體的工程設計、建造和運行等方面的一些關鍵問題，包括高磁場下高溫和低溫超導線/帶的電磁特性及其與外部電磁場、溫度和應力等的變化規律，超流、超臨界和常壓低溫流體的傳質熱、兩相流中的非線性問題；高磁場超導磁體的逆問題、機械應力/應變、磁熱穩定性、失超傳播規律和失超保護等。 本書適于從事應用超導技術、低溫技術和磁體技術的研究人員和工程技術人員參考，特別適于從事超導強電技術及其應用等方面的工程技術人員、高等院校的教師和高年級的學生使用。
目次
前言
第1章 超導磁體科學技術的發展和應用
1.1 超導電性的基本現象和相關的理論
1.1.1 超導體的發現
1.1.2 超導體的基本特性
1.1.3 超導電性的二流電子模型
1.1.4 超導體的倫敦方程
1.1.5 金茲堡一朗道理論——G-L方程
1.1.6 超導體的CS囊微觀理論
1.2 實用化的超導線材的基本特性和發展趨勢
1.2.1 鈮鈦超導線材——NbTI/Cu
1.2.2 A15型化合物鈮三錫和鈮三鋁超導線材
1.2.3 BI系、Y系和MgB2高溫超導帶材
1.2.4 Chevrel相超導體
1.2.5 實用化的超導線/帶材的臨界電流密度和磁感應強度之間的關系
1.3 超導磁體科學技術及其應用
1.3.1 高磁場核磁共振譜儀和人體核磁共振成像系統及強場生物醫學效應
1.3.2 高磁場高能加速器磁體
1.3.3 高磁場受控熱核聚變超導磁體
1.3.4 配置在大科學平臺上的強磁場裝置——散裂中子源
1.3.5 用于混合磁體和科學儀器的極高磁場超導磁體
1.3.6 實現材料科學研究的高磁場超導磁體系統
1.3.7 空間探測和輻射防護高磁場超導磁體系統
1.3.8 超導電工技術應用
1.4 高磁場超導磁體技術發展面臨的技術挑戰
參考文獻
第2章 高磁場超導磁體的電磁場逆問題
2.1 高磁場超導磁體的電磁場理論
2.2 塊狀導體的磁感應強度
2.3 螺管形線圈的磁場分布
2.3.1 環形電流絲的磁感應強度
2.3.2 螺管線圈的磁感應強度
2.3.3 不完整的螺管線圈的磁感應強度
2.3.4 矩形截面的橢圓形線圈磁感應強度的分布
2.4 高均勻度螺管形超導磁體
2.5 高磁場超導螺管形線圈設計的一般考慮
2.6 加速器超導磁體的磁場
2.7 高磁場超導磁體電磁設計的數學優化方法
2.7.1 序列二次規劃算法
2.7.2 模擬退火優化算法
2.7.3 遺傳優化算法（GA）
2.7.4 遺傳優化算法和傳統搜索方法的對比
2.7.5 遺傳優化算法在非線性規劃中的應用
2.7.6 優化方法的改進及相互結合
2.8 高溫超導磁體電磁設計
2.9 高磁場核磁共振譜儀和人體核磁共振成像超導磁體
2.10 球坐標系下磁場的目標場方法
2.11 傳導冷卻的超導磁體和加速器二極磁體
參考文獻
第3章 高磁場超導磁體的機械穩定性
3.1 高磁場超導磁體機械穩定性的有限元分析方法
3.1.1 應力/應變關系
3.1.2 軸對稱條件下應力與應變
3.1.3 元素積分點的應力與應變
3.1.4 材料的非線性問題
3.1.5 ANSYS分析非線性應力問題
3.2 螺管線圈的熱機械和電磁條件下應力、應變特性
3.3 多螺管線圈的平面應力/應變的分析（GPS）
3.4 極高磁場超導磁體的彈塑性分析理論
3.5 極高磁場超導磁體的彈塑性FEA模型
3.6 高磁場超導線的電和熱機械效應
3.7 高溫超導線圈的熱和電磁應力分析
3.8 實驗和數值模擬超導繞組的機械特性
3.9 加速器超導磁體的機械結構
參考文獻
第4章 超導體的磁熱穩定性理論
4.1 非理想II類超導體及I臨界態模型
4.2 磁通跳躍的絕熱穩定化理論
4.3 動態穩定化理論
4.4 低溫穩定化理論
4.5 超導復合帶/薄膜的本征穩定理論
4.6 圓柱形截面超導復合線材的本征穩定理論
4.7 超導薄膜的熱穩定性
4.8 高溫超導薄膜的本征穩定性
4.9 超導線的基材與超導體截面積之比對于磁體穩定性的影響
4.10 高溫超導體的指數損耗和電流衰減
參考文獻
第5章 超導體的交流損耗
5.1 超導和常規電力機械的損耗比較
5.2 超導體的磁滯損耗
5.2.1 一維矩形超導塊的磁滯損耗
5.2.2 軸向磁場中圓柱形超導塊的磁滯損耗
5.2.3 橫向磁場中圓柱形超導塊的磁滯損耗
5.2.4 具有傳輸電流的超導塊的磁滯損耗
5.3 超導線材在橫向磁場中的耦合損耗
5.3.1 超導復合線的耦合時間常數
5.3.2 臨界磁感應強度對時間的變化率
5.3.3 橫向磁場中耦合損耗的計算
5.4 多截面復合超導線材在橫向磁場中的耦合時間常數
5.5 超導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多絲塊的附屬損耗
5.7 高溫超導帶材AC損耗的有限元分析技術
5.8 超導電纜的電流分布和損耗
5.9 超導線的自場磁滯損耗
5.10 多絲超導股在橫向和縱向磁場中的磁熱穩定性
5.11 考慮縱向磁場的多重超導電纜的設計
參考文獻
第6章 超導磁體系統的失超保護技術
6.1 超導磁體失超的產生
6.2 超導磁體的保護和檢測電路
6.3 絕熱穩定化超導磁體的失超零維分析方法
6.4 絕熱穩定化超導磁體的失超傳播速度
6.5 絕熱穩定化小型超導磁體中橫向正常區域的傳播速度
6.6 絕熱穩定化的超導線圈的失超特性
6.6.1 一維有界的正常區
6.6.2 二維有界正常區域傳播
6.6.3 三維有界正常區域傳播
6.7 幾種超導線圈失超保護電路分析
6.8 絕熱穩定化超導線圈失超數值分析發展
6.9 絕熱穩定化磁體失超的數值方法
6.9.1 絕熱穩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磁體的失超問題
6.10 失超分析程序4Quench
6.11 餅狀結構的超導線圈的失超傳播
6.12 高溫超導薄膜和涂層導體內的正常區域的傳播速度
6.13 BI系高溫超導磁體的正常區域傳播分析方法
6.14 鋁穩定化的超導體的穩定性和失超傳播
6.15 制冷機冷卻的超導磁體在勵磁時的穩定性和失超分析
參考文獻
第7章大規模CICC超導磁體失超和運行
7.1 CICC導體失超研究的發展
7.2 一維CICC超導體失超過程的物理模型和數學簡化
7.3 CICC超導體失超的解析解法
7.4 具有中心孔的CICC導體穩定性
7.5 CICC超導體失超的移動網格有限體元和有限元分析
7.5.1 移動網格的有限體元方法
7.5.2 移動網格有限元方法
7.6 大規模KSTAR Tokamak瞬態運行的分析
7.6.1 等離子放電過程中的感應電流
7.6.2 超導繞組內的氦膨脹和熱轉換過程
7.6.3 超導磁體系統的超導股和結構材料的交流損耗
參考文獻
附錄Ⅰ 超導和低溫材料的物理參數
Ⅰ.1 YBCO超導材料的基本物理特性
Ⅰ.2 銀的物理特性
Ⅰ.3 BI2223超導體的物理特性
Ⅰ.4 低溫超導材料及其穩態基材的物理特性
附錄Ⅱ 低溫結構材料和超導材料的機械特性
參考文獻
第1章 超導磁體科學技術的發展和應用
1.1 超導電性的基本現象和相關的理論
1.1.1 超導體的發現
1.1.2 超導體的基本特性
1.1.3 超導電性的二流電子模型
1.1.4 超導體的倫敦方程
1.1.5 金茲堡一朗道理論——G-L方程
1.1.6 超導體的CS囊微觀理論
1.2 實用化的超導線材的基本特性和發展趨勢
1.2.1 鈮鈦超導線材——NbTI/Cu
1.2.2 A15型化合物鈮三錫和鈮三鋁超導線材
1.2.3 BI系、Y系和MgB2高溫超導帶材
1.2.4 Chevrel相超導體
1.2.5 實用化的超導線/帶材的臨界電流密度和磁感應強度之間的關系
1.3 超導磁體科學技術及其應用
1.3.1 高磁場核磁共振譜儀和人體核磁共振成像系統及強場生物醫學效應
1.3.2 高磁場高能加速器磁體
1.3.3 高磁場受控熱核聚變超導磁體
1.3.4 配置在大科學平臺上的強磁場裝置——散裂中子源
1.3.5 用于混合磁體和科學儀器的極高磁場超導磁體
1.3.6 實現材料科學研究的高磁場超導磁體系統
1.3.7 空間探測和輻射防護高磁場超導磁體系統
1.3.8 超導電工技術應用
1.4 高磁場超導磁體技術發展面臨的技術挑戰
參考文獻
第2章 高磁場超導磁體的電磁場逆問題
2.1 高磁場超導磁體的電磁場理論
2.2 塊狀導體的磁感應強度
2.3 螺管形線圈的磁場分布
2.3.1 環形電流絲的磁感應強度
2.3.2 螺管線圈的磁感應強度
2.3.3 不完整的螺管線圈的磁感應強度
2.3.4 矩形截面的橢圓形線圈磁感應強度的分布
2.4 高均勻度螺管形超導磁體
2.5 高磁場超導螺管形線圈設計的一般考慮
2.6 加速器超導磁體的磁場
2.7 高磁場超導磁體電磁設計的數學優化方法
2.7.1 序列二次規劃算法
2.7.2 模擬退火優化算法
2.7.3 遺傳優化算法（GA）
2.7.4 遺傳優化算法和傳統搜索方法的對比
2.7.5 遺傳優化算法在非線性規劃中的應用
2.7.6 優化方法的改進及相互結合
2.8 高溫超導磁體電磁設計
2.9 高磁場核磁共振譜儀和人體核磁共振成像超導磁體
2.10 球坐標系下磁場的目標場方法
2.11 傳導冷卻的超導磁體和加速器二極磁體
參考文獻
第3章 高磁場超導磁體的機械穩定性
3.1 高磁場超導磁體機械穩定性的有限元分析方法
3.1.1 應力/應變關系
3.1.2 軸對稱條件下應力與應變
3.1.3 元素積分點的應力與應變
3.1.4 材料的非線性問題
3.1.5 ANSYS分析非線性應力問題
3.2 螺管線圈的熱機械和電磁條件下應力、應變特性
3.3 多螺管線圈的平面應力/應變的分析（GPS）
3.4 極高磁場超導磁體的彈塑性分析理論
3.5 極高磁場超導磁體的彈塑性FEA模型
3.6 高磁場超導線的電和熱機械效應
3.7 高溫超導線圈的熱和電磁應力分析
3.8 實驗和數值模擬超導繞組的機械特性
3.9 加速器超導磁體的機械結構
參考文獻
第4章 超導體的磁熱穩定性理論
4.1 非理想II類超導體及I臨界態模型
4.2 磁通跳躍的絕熱穩定化理論
4.3 動態穩定化理論
4.4 低溫穩定化理論
4.5 超導復合帶/薄膜的本征穩定理論
4.6 圓柱形截面超導復合線材的本征穩定理論
4.7 超導薄膜的熱穩定性
4.8 高溫超導薄膜的本征穩定性
4.9 超導線的基材與超導體截面積之比對于磁體穩定性的影響
4.10 高溫超導體的指數損耗和電流衰減
參考文獻
第5章 超導體的交流損耗
5.1 超導和常規電力機械的損耗比較
5.2 超導體的磁滯損耗
5.2.1 一維矩形超導塊的磁滯損耗
5.2.2 軸向磁場中圓柱形超導塊的磁滯損耗
5.2.3 橫向磁場中圓柱形超導塊的磁滯損耗
5.2.4 具有傳輸電流的超導塊的磁滯損耗
5.3 超導線材在橫向磁場中的耦合損耗
5.3.1 超導復合線的耦合時間常數
5.3.2 臨界磁感應強度對時間的變化率
5.3.3 橫向磁場中耦合損耗的計算
5.4 多截面復合超導線材在橫向磁場中的耦合時間常數
5.5 超導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多絲塊的附屬損耗
5.7 高溫超導帶材AC損耗的有限元分析技術
5.8 超導電纜的電流分布和損耗
5.9 超導線的自場磁滯損耗
5.10 多絲超導股在橫向和縱向磁場中的磁熱穩定性
5.11 考慮縱向磁場的多重超導電纜的設計
參考文獻
第6章 超導磁體系統的失超保護技術
6.1 超導磁體失超的產生
6.2 超導磁體的保護和檢測電路
6.3 絕熱穩定化超導磁體的失超零維分析方法
6.4 絕熱穩定化超導磁體的失超傳播速度
6.5 絕熱穩定化小型超導磁體中橫向正常區域的傳播速度
6.6 絕熱穩定化的超導線圈的失超特性
6.6.1 一維有界的正常區
6.6.2 二維有界正常區域傳播
6.6.3 三維有界正常區域傳播
6.7 幾種超導線圈失超保護電路分析
6.8 絕熱穩定化超導線圈失超數值分析發展
6.9 絕熱穩定化磁體失超的數值方法
6.9.1 絕熱穩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磁體的失超問題
6.10 失超分析程序4Quench
6.11 餅狀結構的超導線圈的失超傳播
6.12 高溫超導薄膜和涂層導體內的正常區域的傳播速度
6.13 BI系高溫超導磁體的正常區域傳播分析方法
6.14 鋁穩定化的超導體的穩定性和失超傳播
6.15 制冷機冷卻的超導磁體在勵磁時的穩定性和失超分析
參考文獻
第7章大規模CICC超導磁體失超和運行
7.1 CICC導體失超研究的發展
7.2 一維CICC超導體失超過程的物理模型和數學簡化
7.3 CICC超導體失超的解析解法
7.4 具有中心孔的CICC導體穩定性
7.5 CICC超導體失超的移動網格有限體元和有限元分析
7.5.1 移動網格的有限體元方法
7.5.2 移動網格有限元方法
7.6 大規模KSTAR Tokamak瞬態運行的分析
7.6.1 等離子放電過程中的感應電流
7.6.2 超導繞組內的氦膨脹和熱轉換過程
7.6.3 超導磁體系統的超導股和結構材料的交流損耗
參考文獻
附錄Ⅰ 超導和低溫材料的物理參數
Ⅰ.1 YBCO超導材料的基本物理特性
Ⅰ.2 銀的物理特性
Ⅰ.3 BI2223超導體的物理特性
Ⅰ.4 低溫超導材料及其穩態基材的物理特性
附錄Ⅱ 低溫結構材料和超導材料的機械特性
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