Coupled Thermal-Hydraulic/Electromagnetic Analysis and Interpretation of the Test Results of the ITER TFPRO2 OST1 Conductor

Zanino, Roberto; Bellina, F.; Ribani, Pier Luigi; Richard, L.S.

doi:10.1109/tasc.2009.2018205

Cited by 3 publications

(3 citation statements)

References 12 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…Such models are clearly restricted to timescales sufficiently long to guarantee temperature uniformity on the cross section of each CICC component. However, recent tests of short-length full-size samples of Nb3Sn ITER CICC have shown that, in some relevant situations, the temperature in the annular region is not uniform, with indirect evidence of temperature differences arising between the different last-but-one wrapped cabling stages (the so-called petals) [20][21][22]. Other applications of the THELMA code, see [23], also confirmed the role of the current distribution on the performance of this kind of sample.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Analysis of sudden quench of an ITER superconducting NbTi full-size short sample using the THELMA code

Zanino¹,

Bellina²,

Ribani³

et al. 2011

Supercond. Sci. Technol.

View full text Add to dashboard Cite

The coupled thermal–hydraulic electromagnetic model, implemented in the THELMA code, is applied to the analysis of the sudden quench in the ITER NbTi poloidal field conductor insert full-size joint sample. The computed results are compared with the measured values, showing that the major experimental features, like the premature and sudden voltage take-off, as well as the presence of precursors of the quench in the form of voltage spikes, can be qualitatively reproduced by the code. A self-consistent explanation of the phenomenon is presented, emphasising the effect of current, magnetic field and temperature non-uniformities on the cable cross section, together with the fundamental role played by coupled electromagnetic and thermal–hydraulic dynamics in the current redistribution associated with the voltage spikes.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Analysis of sudden quench of an ITER superconducting NbTi full-size short sample using the THELMA code

Zanino¹,

Bellina²,

Ribani³

et al. 2011

Supercond. Sci. Technol.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Over the last decades, several studies focused on the coupled electro-thermal modeling for HTS cables. A code that focuses on the coupled thermal-hydraulic electromagnetic problem of the current and temperature distribution was presented together with experimental validation in [157]. Moreover, finite element method (FEM) is used in [122], considering current and heat transfer boundary conditions, to simulate the magnetic-thermal coupled field and to study stability under varying conditions.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…A literature survey on coupled electro-thermal modeling for HTS cables revealed several attempts, most of them are quite recent, since the computational burden to study coupled electrothermal transients is rather demanding and was not feasible some years ago. In [157], a code that focuses on the coupled thermal-hydraulic electromagnetic problem of the current and temperature distribution was presented. The role of thermal-hydraulics on the interpretation of the conductor test via the self-consistent computation of temperature profiles along and across the conductor combined with the voltage evolution was addressed, while the results were also experimentally validated.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Control of superconducting dc transmission systems and solution of coupled electrothermal superconducting cable model

Δούκας¹

View full text Add to dashboard Cite

Ο βασικός σκοπός αυτής της διατριβής είναι η διενέργεια μελετών σχετικά με υπεραγώγιμα συστήματα μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας συνεχούς ρεύματος. Το πρώτο κομμάτι της έρευνας εστιάζει στη μοντελοποίηση και το σχεδιασμό του ελέγχου για υπεραγώγιμες διασυνδέσεις συνεχούς ρεύματος μεταξύ δύο στιβαρών ή ασθενών συστημάτων. Επιπλέον, μελετώνται εναλλακτικά σενάρια ενσωμάτωσης υπεραγώγιμων διασυνδέσεων συνεχούς ρεύματος εντός συμβατικών δικτύων συνεχούς ή εναλλασσόμενου ρεύματος. Μέσω μιας μελέτης εφαρμοσιμότητας, δίνεται έμφαση στην ιδανική διαστασιολόγηση των στοιχείων του συστήματος, στη συνεισφορά του καλωδίου στη μείωση των απωλειών όπως επίσης και σε στοχευμένες βελτιώσεις στο επίπεδο του ελέγχου που θα προσδώσουν πρόσθετη απόσβεση. Η ανάλυση δοκιμάζεται τόσο σε στάσιμη κατάσταση όσο και για την εξέταση μεταβατικών φαινομένων για να αποδείξει ότι με την κατάλληλη μοντελοποίηση του καλωδίου όσο και με στοχευμένες βελτιώσεις στο επίπεδο του ελέγχου, η υπεραγώγιμη μεταφορά συνεχούς ρεύματος μπορεί να αποτελεί ρεαλιστικό σενάριο στο εγγύς μέλλον. Το δεύτερο μέρος της διατριβής ασχολείται με την ενδελεχή ανάλυση και επίλυση του θερμικού και ηλεκτροθερμικού μοντέλου ενός υπεραγώγιμου καλωδίου συνεχούς ρεύματος. Αναφορικά με τη θερμική μοντελοποίηση, γίνεται χρήση της μεθόδου στοιχειωδών όγκων με σκοπό την επίλυση των εξισώσεων μεταφοράς θερμότητας σε ένα δισδιάστατο αμφισυμμετρικό μοντέλο καλωδίου και την εξαγωγή της κατανομής θερμοκρασίας και πίεσης ως προς μήκος και χρόνο. Για τη μοντελοποίηση του ηλεκτρικού κομματιού, εισάγονται δύο προσεγγίσεις, για τη μελέτη είτε της στάσιμης είτε της μεταβατικής κατάστασης. Για την πρώτη, θεωρείται κατάτμηση του καλωδίου σε εν σειρά συνδεδεμένα Π-ισοδύναμα κυκλώματα ενώ για τη δεύτερη γίνεται χρήση της μεθόδου πεπερασμένων διαφορών στο πεδίο του χρόνου με σκοπό τον υπολογισμό ρευμάτων και τάσεων ως προς χρόνο και χώρο επίσης. Η ηλεκτροθερμική σύζευξη και στις δύο περιπτώσεις είναι αμφισήμαντη καθώς το ρεύμα μεταφράζεται σε παραγωγή θερμότητας ενώ η μεταβολή της θερμοκρασίας οδηγεί σε μεταβολή της αντίστασης των υλικών. Τέλος, τα μοντέλα που αναπτύχθηκαν είναι γενικευμένα, ακριβή και συνδυασμένα με αποδοτικούς αριθμητικούς επιλυτές με σκοπό τη συστηματική διερεύνηση της θερμικής και ηλεκτροθερμικής συμπεριφοράς, τόσο υπό στάσιμη όσο και υπό μεταβατική κατάσταση, οποιουδήποτε υπεραγώγιμου καλωδίου. Οι προτεινόμενες μεθοδολογίες αποτελούν χρήσιμα εργαλεία για την ανάδειξη ενός πλαισίου ασφαλούς λειτουργίας εντός του οποίου ο υπεραγώγιμος εξοπλισμός είναι διασφαλισμένος.

show abstract

Coupled Electro-Thermal Transient Analysis of Superconducting DC Transmission Systems Using FDTD and VEM Modeling

Doukas

Chrysochos

Papadopoulos

et al. 2017

IEEE Trans. Appl. Supercond.

View full text Add to dashboard Cite

Coupled Thermal-Hydraulic/Electromagnetic Analysis and Interpretation of the Test Results of the ITER TFPRO2 OST1 Conductor

Cited by 3 publications

References 12 publications

Analysis of sudden quench of an ITER superconducting NbTi full-size short sample using the THELMA code

Analysis of sudden quench of an ITER superconducting NbTi full-size short sample using the THELMA code

Control of superconducting dc transmission systems and solution of coupled electrothermal superconducting cable model

Coupled Electro-Thermal Transient Analysis of Superconducting DC Transmission Systems Using FDTD and VEM Modeling

Contact Info

Product

Resources

About