Тепло-электродинамические механизмы макроскопического формирования сверхпроводящих состояний и их устойчивость к возмущениям различной природы

• Автор: Романовский, Владимир Рэманович
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 302 с. : ил.

Содержание
Введение

ГЛАВА 1. Макроскопические явления в сверхпроводниках

1.1 Низко- и высокотемпературные сверхпроводящие материалы

1.2 Макроскопическая электродинамика сверхпроводников: изотермическое

приближение

1.3 Неустойчивости в сверхпроводниках

1.4 Выводы
ГЛАВА 2. Физические особенности стабильного проникновения электромагнитного поля внутрь сверхпроводящих сред при крипе магнитного потока
2.1 Финитная диффузия экранирующего тока, индуцированного в сверхпроводнике изменяющимся внешним магнитным полем

2.2 Автомодельная динамика транспортного тока в композитных сверхпроводниках

2.3 Релаксация магнитного потока при его частичном проникновении внутрь с верхпрово дника
2.4 Выводы
ГЛАВА 3. Неизотермические условия возникновения магнитных неустойчивостей в жестких сверхпроводниках
3.1 Неизотермическая модель критического состояния жесткого сверхпроводника в режиме вязкого течения
3.2 Особенности стабильного увеличения температуры жесткого сверхпроводника и закономерности неизотермического формирования критического состояния
3.3 Связь адиабатических условий устойчивости критического состояния жесткого сверхпроводника с потерями и его допустимым перегревом
3.4 Условия тепловой стабилизации критического состояния при полном проникновении экранирующих токов
3.5 Тепловые механизмы возникновения и подавления осцилляций критического состояния
3.6 Выводы
ГЛАВА 4. Тепло-электродинамические процессы в композитных сверхпроводниках и
неизотермические условия возникновения магнитной неустойчивости
4.1 Тепловые особенности формирования критического состояния композитных сверхпроводников (модель анизотропного континуума)

4.2 Адиабатическая устойчивость критического состояния композитных сверхпроводников в неизотермическом приближении (многослойная модель “сверхпроводник+ нормальный металл”)
4.3 Тепловые закономерности диффузии экранирующих токов в сверхпроводящих композитах с реальными вольт-амперными характеристиками
4.4 Сопоставление теоретических результатов с экспериментами
4.5 Выводы
ГЛАВА 5. Неизотермическая электродинамика транспортных токов, вводимых в токонесущие элементы на основе низкотемпературных сверхпроводников
5.1 Допустимые перегревы и токовые неустойчивости в сверхпроводящем композите с экспоненциальной вольт-амперной характеристикой
5.2 Джоулево тепловыделение в сверхпроводящих композитах, инициируемое диффузией транспортного тока
5.3 Тепловая деградация токонесущей способности сверхпроводящих композитов при действии интенсивных тепловых возмущений
5.4 Токовые неустойчивости в сверхпроводящих кабелях
5.5 Выводы
ГЛАВА 6. Физические особенности возникновения токовых неустойчивостей в высокотемпературных сверхпроводниках
6.1 Используемые модели
6.2 Неизотермическая вольт-амперная характеристика высокотемпературного сверхпроводника и ее зависимость от теплоемкости при непрерывном вводе тока
6.3 Критерии возникновения токовой неустойчивости в высокотемпературном сверхпроводнике при неравномерном распределении температуры в его поперечном сечении
6.4 Влияние кондуктивно - конвективных механизмов переноса тепла на формирование устойчивых токовых состояний высокотемпературных сверхпроводников
6.5 Механизмы возникновения токовой неустойчивости в высокотемпературных сверхпроводниках, охлаждаемых жидким хладагентом
6.6 Мультистабильные резистивные состояния высокотемпературных сверхпроводников с падающей температурной зависимостью показателя степени нарастания его вольт-амперной характеристики
6.7 Выводы

ГЛАВА 7. Допустимые перегревы и токовые неустойчивости в композитах на основе высокотемпературных сверхпроводников
7.1 Предельные токи в ВТСП-композитах
7.2 Мультистабильные токовые состояния ВТСП-композитов
7.3 Токовые неустойчивости в ВТСП-композитах, охлаждаемых жидким хладагентом
7.4 Роль теплоемкости при нестационарном формировании токовых состояний ВТСП-композитов
7.5 Влияние размерного эффекта на формирование тепло-электродинамических состояний ВТСП-композита
7.6 Сопоставление теоретических результатов с экспериментами
7.7 Выводы
Заключение
Список цитируемой литературы
Список литературы, опубликованной по теме диссертации
Приложение 1. Автомодельная динамика критического состояния в модели вязкого
течения
Приложение 2. Автомодельные состояния сверхпроводящего композита
цилиндрической формы при вводе тока
Приложение 3. Релаксация электрического поля в сверхпроводнике с экспоненциальной

Приложение 4. Неустойчивости в сверхпроводящих кабелях при неравномерном распределении в них тока

Рис. 2.3 Влияние параметра нарастания ВАХ на распределение электрического и магнитного полей ' 1-п=100, 2-п~10, 3-п=5, 4-п=3, 5-п=2.
Для того, чтобы строго обосновать существование подобных состояний, преобразуем уравнение (2.10) к эквивалентному интегральному уравнению второго рода. После несложных преобразований получим
г л г
= с1хуи"(ууъ>-— у1'пшау
Решение данного уравнения будем искать в соответствии с методом последовательных приближений. В качестве нулевого приближения примем У0(2)=
2. В этом случае значение согласно условию (2.14) равно 29=/'('п+1)/п]п/<п*‘). Подставляя нулевое приближение в правую часть интегрального уравнения, найдем следующее приближение: 2](2) = Рг0(2)-р2о'рК0(2) + р220Р'01';’(2) и т.д. При этом
нетрудно оценить, что ненулевые приближения при и>10 вносят малый вклад в общее решение. Из существования нулевого решения У0(2) следует практически линейное распределение электрического поля внутри сверхпроводника при больших значениях показателя степенного уравнения ВАХ. Поэтому в размерных переменных распределение электрического поля внутри области намагниченности в нулевом приближении записывается как
Е(ху) = В[х0(/)-х], 0<х<х0(0, />0 (2.15)
Данная формула полностью совпадает с выражением, которое следует из модели Бина [14, 15]. Следовательно, распределение электрического поля, определяемое в рамках модели Бина, является для сверхпроводящих сред со степенной ВАХ нулевым приближением решения соответствующей системы уравнений Максвелла. В соответствии с нулевым приближением распределение магнитного поля и уравнение движения фронта намагниченности при крипе описываются соотношениями